親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

二酸化炭素が水に溶けにくいのはなぜですか?
極性の観点を踏まえてお願いします。

連投失礼します

A 回答 (3件)

>極性の観点


二酸化炭素分子はO=C=Oの直線分子で、混成はOがsp2、Cがspです。そのため無極性で水のような極性分子とは親和性がありません。水が極性なのは他のお答えにもありますが、Oのsp3軌道の二つに水素が、残りの二つに非共有電子対が入っているためで、分子は屈曲して双極子を持つ上、酸素の非共有電子対が大きな親核性を持つためです。そのため酸素も窒素も水には非常に溶けにくいのです。ですが二酸化炭素がこれらの分子と大きく異なるのは中央の炭素が親核性攻撃を受け易く、水と反応して生じた炭酸(H2CO3)が水中で極めて安定に存在出来るという点です。
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この回答へのお礼

ありがとうございました!

お礼日時:2018/07/19 07:53

水分子は「くの字」になっている関係で、酸素原子付近は負の電荷をもち、水素分子付近は正の電荷をもつ。


この電荷を利用する結合を「水素結合」とよぶ。
これは水の沸点を押し上げ、様々なものを溶かす優れた溶媒として水をあらしめている大きな要因である。

しかし、二酸化炭素分子には電気的な極性がない。
したがってこの水素結合を利用して水の中に入り込むことができない。
このため二酸化炭素に対して水は優れた溶媒としてふるまうことができなくなる。
そのぶん二酸化炭素は水に溶けにくいということになる。

ただし水素結合を利用しうる溶質に対しての話であって、二酸化炭素は溶質としては水に溶けやすい方の物質である。
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二酸化炭素は水に溶けやすいんですけどね。

炭酸水って二酸化炭素が水に溶け込んだものですよ。
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Aベストアンサー

溶けやすいか、溶けにくいかといわれれば、『溶けにくい』と言えるでしょう。
もちろん、酸素などと比べれば多く溶けるでしょうが、常識的な判断として溶けやすいとはいえません。炭酸水にしても、圧力をかけて無理矢理溶かし込んでいるだけで、化学的な意味で溶けていると言うのとは少し違います。つまり、それらは平衡でない状態で、『一時的に』溶けているだけで、ちょっとしたことで、二酸化炭素は逃げてしまいます。それでも溶けていると言うことは可能ですが、状態としては過飽和ですので溶解度の議論の対象外になります。これは、過冷却水の温度が0℃以下になるからと言って、水の凝固点を-10℃といったりしないのと同じことです。

常識的な考えとして、よく溶ける気体と言うのは、アンモニアや塩化水素のように水の質量の3割とか4割以上の割合で溶けるもののことを言うと思います。

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 具体的に言って、たとえば、20度、 100cc の水(蒸留水としておきましょう。)に二酸化炭素は、何ccくらい溶けるのでしょうか?アンモニアは、何リットルくらい溶けるのでしょうか?

Aベストアンサー

簡単なお答は、↓
http://had0.big.ous.ac.jp/ecologicaldic/d/do/do.htm?sess=a6546c0506e5e4e3026d0c81a79f34f9
専門的な、温度、圧力依存性はもう少し難しくなります。

Q理科の気体の性質についてです!

   二酸化炭素・・・水に少し溶ける
   酸素・・・水にわずかに溶ける
   水素・・・水に溶けにくい

溶けやすい順番はなんですか??

それから、気体の集め方として、中学で習う範囲では、アンモニア以外は水上置換法と覚えて大丈夫ですか??

Aベストアンサー

No.5さんが模範的な回答をしてくださっていますね。
補足すれば、二酸化炭素と酸素の違いとしては水の分子とイオンを作るか作らないかという違いがありますね。
二酸化炭素は水中で水の分子と結びつき、炭酸イオンと水素イオンを作ります。「水に溶ける」というのは「水和(水の分子に電気的に偏りのあるもの(イオンや分子)が取り囲まれて捕まえられる現象)が起きる」ことを言います。同じ無極性(プラスにもマイナスにも電気的な偏りがない)分子なら、溶けやすさに差は無いはずですが、二酸化炭素はプラスとマイナスのイオンになることで電気的な偏りが生まれるのでその分溶けやすいのです。
ですが、これは少し専門的過ぎますね。化学が好きな高校生や大学生向けの回答です。
中学生向けとしては大雑把な気体の溶けやすさと重さを押さえておけばいいのでは無いでしょうか?

○溶けやすさ
水素、酸素→溶けない
二酸化炭素→少し溶ける
アンモニア、塩化水素→よく溶ける

○重さ
水素、アンモニア→空気より軽い
塩化水素、酸素→空気より少し重い
二酸化炭素→空気より重い

恐らくこれだけでいい。
上記がわかっていれば、中学校レベルでの気体の集め方は回答できると思います。
水素→水上置換法、上方置換法
酸素→水上置換法、(下方置換法)
二酸化炭素→下方置換法、(水上置換法)
塩化水素→(下方置換法)
アンモニア→上方置換法
のようにね。
( )内はあんまり選択肢に入らないんじゃないかなっていう集め方。でも、これを丸暗記しては絶対にダメです。重さと溶けやすさ、これさえ分かればいいのだからソッチを覚えてください。
塩化水素は出題された記憶がありませんねぇ。
実際に塩化水素が実験室内で発生したら集めようとするより逃げた方が良いですし、水に溶解させたほうがはるかに使い勝手がいいのになんで気体の状態で集めようとするの?って感じでしょうね。

No.5さんが模範的な回答をしてくださっていますね。
補足すれば、二酸化炭素と酸素の違いとしては水の分子とイオンを作るか作らないかという違いがありますね。
二酸化炭素は水中で水の分子と結びつき、炭酸イオンと水素イオンを作ります。「水に溶ける」というのは「水和(水の分子に電気的に偏りのあるもの(イオンや分子)が取り囲まれて捕まえられる現象)が起きる」ことを言います。同じ無極性(プラスにもマイナスにも電気的な偏りがない)分子なら、溶けやすさに差は無いはずですが、二酸化炭素はプラスとマイ...続きを読む

Q水に二酸化炭素がとけると酸性になるわけ

理科の時間に、水素イオン(H+)があると酸性
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もしかして、あほな質問だったらごめんなさい。(;_;)
疑問に思って…。
よろしくお願いします。m(__)m

Aベストアンサー

簡単に説明しますと、もともと水の中には水素イオンと水酸化物イオンの両方が存在していてその偏りによって、つまり水素イオンの割合が多くなると酸性に、水酸化物イオンの割合が増えるとアルカリ性になる、ということです。
 ここで、二酸化炭素を溶かすと水の中で炭酸イオン[(HCO3)-]というものになります。イオン式を見ての通り、これは二酸化炭素に水酸化イオンを加えたものですね。つまり水の中の水酸化物イオンが使われたということです。
 そうなると水素イオンの割合が水溶液中で増えるので、酸性になるということです。
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 ではでは。

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Aベストアンサー

-:C:::O:+
のような共鳴形を考えれば炭素、酸素ともオクテットになり電子配置は安定です。しかし、そうなるためには酸素上に正電荷、炭素上に負電荷が生じる必要があります。
 ‥    
:O::C: (酸素上の孤立電子対がずれてるかも)
の共鳴形では電気陰性度の差によって酸素上に負電荷がくるでしょうが、炭素がオクテットにならないので不安定と考えられ、寄与も小さいでしょう。

そんなこんなで、オクテット則によって、はじめの共鳴形の寄与が大きくなるということでしょう。
配位結合というのは、はじめの共鳴形の三重結合のうちの1本は形式的に配位結合になるという意味でしょう。

まあ、共鳴による説明、あるいは配位結合による説明というのは唯一絶対の説明というわけではありません。一酸化炭素の極性がない(小さい)という実験事実に基づいて既存の理論から考えた説明ということでしょう。

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例えば、炭酸飲料なんかは開封前は高圧状態で「二酸化炭素が水に溶けている」状態なんですよね?この場合、二酸化炭素分子は分子のまま水分子に取り囲まれているのでしょうか?それとも、CとかOとかに分離した状態で水分子に取り囲まれているのでしょうか?取り囲まれているものは、気体のままですか?それとも、高圧のため液体になっているのでしょうか?

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Aベストアンサー

二酸化炭素や酸素は水に溶けますよね。これはそんなものだと取り敢えず理解するしかないと思います。
二酸化炭素分子や酸素は分子のまま水分子に取り囲まれていると考えて良いです。
取り囲まれ方が面倒で難しい理論がありますが…。

>取り囲まれているものは、気体のままですか?
気体の分子が水の分子に取り囲まれているので、見た目は気体のように振舞うことはできません。

>高圧のため液体になっているのでしょうか
高圧というのも違います。二酸化炭素などは溶かすために高圧にするとことはあります。

溶解度の違いによって水中に溶けている酸素の濃度が変化したりして鉄の腐食が変わったりします。
高校の化学ではあまり深く教えないのですが、水分子は他と違う性質を持っていたりする影響があったり、
高校では習わない化学の熱力学等の理屈で説明したりする分野ですね。

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助けてください。

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わからないので、
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と ごまかしているのですが。
(一応 こどもは納得しているようです。)

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

一般には魚類が生きるためには水の中の酸素量が約5mg/lぐらい必要です。大気中にしてみれば少ない値ではあります。しかし、このえらの機能がすごいんです。鰓では毛細血管が水と触れ合っておりそこから酸素を吸収します。鰓の中ではこの毛細血管が迷路のように折りたたまれて存在しているため、水と触れ合う表面積が驚くほど大きくなっており効率的に酸素を吸収することができます。しかも、酸素濃度が少なくなりやすい淡水では酸素が少なくなった場合に水面近くに寄り、大気を水と混ぜ合わせて鰓に送る行動もあります。金魚を飼っていてエアーポンプを止めてしまった場合、水面でパクパクやってますよね。海水では溶存酸素量が変化しにくいため、海水魚はこのような行動をしないんですよ。
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酸素、炭素、ヘリウム、窒素、ネオン、ナトリウム
マグネシウム、アルミニウム、硫黄、塩素、カルシウム、鉄、胴、銀、金、水銀、亜鉛

などを特にお願いします(´Ш`)/

Aベストアンサー

どこからお伝えしたらいいだろ…

とりあえず、呪文

水兵リーベ ボクの船 なな まがある クラーク  シップス か

これは、周期表 H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar、K、Ca に相当しています。

周期表20個分を覚えることで、原子番号が算出できると思います。

オクテットセオリーというものが ありまして、非金属元素で有効なのですが、一般的に、最外殻が8になると安定化します。

炭素であれば、原子番号6 に2を減じた4
8を満室とすると8-4=4 もともとある4つすべてを差し出しても同じなので、4つ。

窒素は原子番号7。 7-2=5
5つすべて放出するより、 8-5=3つもらう方がエネルギーが少ないので、手の数3つ

酸素は原子番号8。 8-2=6 8-6=2もらえれば安定なので、手は2つ

ネオンは原子番号10 10-2=8で 単独で安定

ナトリウムは原子番号11 11-2-8=1
7つもらうより、1個放出した方が楽なので、+1個の手

となっていきます。

アルミニウムは3,硫黄は2ないし6つ、塩素1、カルシウム2,鉄2ないし3、銅2ないし1、銀1
金はほとんどイオン化しないので、考えなくてもいいんじゃないかと思いますけど。
亜鉛が2

など、金属原子は、具体的な塩の化学式
Al(OH)3 とか、Fe2O3、H2S、HCl、AgCl、CuO、ZnCl2などとともに覚えるといいように思います。

どこからお伝えしたらいいだろ…

とりあえず、呪文

水兵リーベ ボクの船 なな まがある クラーク  シップス か

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周期表20個分を覚えることで、原子番号が算出できると思います。

オクテットセオリーというものが ありまして、非金属元素で有効なのですが、一般的に、最外殻が8になると安定化します。

炭素であれば、原子番号6 に2を減...続きを読む


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