科学の世界では1+1は2にならない?

こんにちは。

このページをTwitterでも宣伝しているのですが、山口県の中学校の科学部さんにフォローしていただきました!

つい嬉しくなってしまったので、これからは科学におけるおもしろ話題を紹介していきたいと思います。

今日は「部分モル体積」を紹介します。

モルというのは物質の量の規格なのですが、今は特に気にしないでください。高校で習います。今日使う水1モルの体積は18cm3です。

いま、エタノールが大量に入ったコップを持っているとします。そのコップに水を18cm3加えると、当然18cm3増えると思いますよね?しかし実際は14cm3しか増えません。このときの14cm3エタノール中の水の部分モル体積といいます。

なぜこのようなことが起きるのでしょうか?

それは「水分子が置かれている環境の変化」にあります。水分子のまわりに他の水分子がたくさんあるときと、水分子のまわりにエタノール分子がたくさんいるときでは、1つの水分子が持つ空間の広さが変わるのです。

つまり、見かけ上は足し算が合ってないようにみえても、分子レベルでみるとその理由が明らかになるのです。

ミクロの世界でみると、分子は静電気を帯びていることがわかります。たとえば、水分子のなかではHとOの原子核の間にある電子がO原子側に偏っているので、水分子の中でもO原子付近が-の電気を帯びています。

このような静電気の強さがエタノールのほうが水よりも強いため、エタノール分子に水分子が引き寄せられます。

以上がエタノールに水を入れると加えた体積よりも増加した体積が小さい理由です。

科学の世界でも数学というのは絶対的存在です。しかし、見かけ上はそれが崩れる時もあります。そういった不思議な現象に答えを出すのが分子化学です。

みなさんもまわりの現象を分子レベルで考えてみてください!

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。