化学の実験などで、溶液を沸騰させるときなどに、沸騰石を一緒にいれて加熱したりしますよね。あれは、突沸を防ぐためと習ったのですが、なぜあれを入れることによって、突沸を防ぐことができるのでしょうか?原理的なことが知りたいです。また、沸騰石は普通の石とどんなところが違うのでしょうか?よろしくお願いします。

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A 回答 (9件)

沸騰石には空気がいっぱい入っているからです。


不純物の少ない液体を沸騰させると、気化する「きっかけ」みたいなのが一気に訪れて突沸しますが、沸騰石を入れておくと、その中の空気が「きっかけ」になってくれて、少しずつ「きっかけ」を出してくれるようなイメージ。表現が間違ってるかもしれませんが。

で、普通の石とどう違うかということですが、「空気」です。
空気が入っていて、更に、その空気がが出ていける状況にあれば、沸騰石になることができます。市販の沸騰石でもいいし、レンガのかけらみたいなのでもいいし、学生実験では、沸騰石をガラスで作りました。ガラスをこねこねして、空気をいっぱい含ませて、棒状に伸ばした後適当な大きさに切ります。これでできあがり。

といことで、空気が大事です。
なので、いくらきちんとした沸騰石でも、一回使ってそのまま液中に浸しておいたものをもう一度使うことはできません。まあ、使っても大抵は大丈夫ですが、使ってはいけないことになっています。空気が液体と置き換わり、空気を出す能力がなくなっている可能性が大きいからです。

こんな回答でどうでしょう?
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この回答へのお礼

なるほど、そういうことなんですね。わかりました。ありがとうございました。

お礼日時:2002/02/23 15:54

私は物理屋でありますが、化学はまったくのど素人ですのでそのつもりで。



結局Yo-Na-Cさんと同じことかもしれませんが、私の理解の仕方を言います。
沸騰というのは、ある決まった半径(臨界半径?)の泡以上のものがあると、どんどん大きくなっていけるのですが、それ以下の半径だと大きくなれません。というのは、大きくなると、増加する単位体積あたりの、増加する界面の面積が大きいからです。界面はエネルギーを上げてしまうので。
で、沸騰石があると、その小さな穴の奥まったところを考えると、ある体積の泡を作るのに少しの界面の増加ですむので、エネルギーの上昇が抑えられ、沸騰しやすくなります。ここまでは自信があります。
そこで、再利用の問題になりますが、上の話は沸騰石が液で満たされている場合です。そうでない場合、穴の奥まったところは、空気があります。で、その空気のところに蒸気が入ってきます。このとき、恐らく、界面の増加は、液で満たされているときより少なくてすむのではないかと思います。
つまり、再利用しても効果はあるが、それは小さくて、新しいものを用いた方が良いということです。

ところで再利用するにはバーナーであぶってやればいいのでは?
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Yo-Na-Cさん>


いえいえ。

ところで、再利用ですが。
私もrei00さんの様に、ちょびっと追加して再利用していました。
わたしの場合は、溶媒を継ぎ足しながらではなく、一晩完全に冷えてしまった溶媒に次の日溶媒を足して蒸留するときに、ちょびっと沸石を足していました。
一晩置いたせいか、新しい沸石からでるぶくぶくより、再利用の方がちょっと弱かったような?
完全再利用…やっておけばよかった。
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rei00 です。



 Yo-Na-C さんの ANo.#4 の回答を拝見して,一言追加回答(?)させて下さい。

 先の回答に書いた様に,『ガラスについたキズや浮いているゴミなども沸騰石の変わりになり』,そこから沸騰が起ります。これが何故かが若干疑問だったのですが,Yo-Na-C さんの回答の様に考えれば納得できますね。ありがとうございました。

 で,これだけでは何ですから,「沸騰石の再利用」についての経験者談を少し。

 「沸騰石」として,ガラス細工で作った「沸騰棒」と市販の「沸石」に付いて経験があります。結果ですが,「沸騰棒」は1回使用すると再利用できませんでした。

 「沸石」は溶媒の蒸留で使っていましたが,溶媒を注ぎ足して何回か蒸留を繰り返す際に,「沸石」を出さずに(安全のため新しいものも2,3個追加しますが)蒸留を繰り返していました。

 この場合,かなりの回数まで最初に入れた「沸石」部分からも泡が出ていました。これが全部空気とも考えにくいですので,Yo-Na-C さんの原理も関係していると思われます。

 つまり,手作りの「沸騰棒」では直ぐに溶媒で穴が満たされるために,再利用できなくなる。しかし,市販の「沸石」では,界面部分が多いため,穴が溶媒で満たしきるのに時間がかかり,その間は再利用ができる。

 いかがでしょうか。沸騰石再利用の「経験者」としてのアドバイスですが「自信なし」です。
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katchiさん>


「きっかけ」が空気なのですね。納得です。字面だけ見て揚げ足取ってしまったようで、ごめんなさいね(ぺこり)。
沸騰石ですが、確かに「再利用しない方がいい」とよく言われてますね。でも本当に再利用できないのか?というのが実のところ、長年の疑問です。実験しようにも今は手軽に実験できる環境にないし、本当に再利用しない方がよくて突沸しても怖いし・・・(汗)誰か試した人がいたら教えてください!
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??「沸騰石から出ている気体は全て沸騰石の中にあった空気だ」とは言ってないと思うのですが?わかりにくかったみたいで、ごめんなさい。


当然あの、ぶくぶくしているものは、沸騰させたい液体が気化したものです。
あくまでも、沸騰石のなかの空気は「きっかけ」。
Yo-Na-Cさんのご回答を読んで、なるほどとも思ったのですが、疑問も。

液体との接地面積の広さということでしたが、では、一度使った沸騰石をそのまま液体中で冷やしてしまった時、再利用しない方が良いというのはどうしてでしょう?
私はこれを「孔を液体が埋めてしまったから」と解釈しましたが、液体と石の接地面積で言うと、変化は大きくないはずですよね?
それとも「再利用しない方が良い」というのがそもそも間違った情報だったりして…。それだったらごめんなさいね。
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沸騰しはじめる「きっかけ」が必要だ、というのは、他の方のご意見と一緒ですが、そのメカニズムについては、沸騰石の表面で熱力学的な均衡状態がくずれることが原因だと思います。


 沸騰石は表面に小さな孔がたくさんあいています。このため大きな表面積を持ち、水の中では普通の石よりも広い面積で水と接している、つまり水と石との“界面”が広いことになります。界面には、「2つの異なった物質が接している」という“不均一さ”に起因する、界面自由エネルギーというエネルギーが存在します。この界面自由エネルギーにより、界面は均一な部分に比べてエネルギーが高くなっています。よって沸騰石の表面付近の水は、水温が100゜Cに達した時点で「まっとうに」沸騰し始めます。
 と、大学の熱力学の授業で(雑談として)習った覚えがあります(何年前に??)。

ですから、沸騰石から出てくるものは空気ではなく、水蒸気だと思います。もし空気なのであれば、あれだけの量の空気が小さな石の中にどうやって貯蔵されているのか、別の興味が生じるのですが(笑)。
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この回答へのお礼

ちょっと難しいですが、なんとなくわかりました。ありがとうございました。

お礼日時:2002/02/23 15:55

 「突沸」あるいは「沸騰石」に関しては,OK Web でも何度か説明されています。

トップペ-ジ(↓1番目)で検索してみて下さい。例えば,次の様なものがあります。

・QNo.163592 水溶液の突沸
 http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=163592
 ここの ANo.#1 で紹介したペ-ジ(↓2番目)もご覧になってみて下さい。

・QNo.175309 液体を加熱するときに沸騰石を入れるのはなぜですか?
 http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=175309


 なお,『中に入れた石どうしが、ぶつかること』は殆どありません。安定して沸騰している場合,沸騰石は殆ど動きません。また,ガラスについたキズや浮いているゴミなども沸騰石の変わりになります。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/index.php3, http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/kikk …
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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:2002/02/23 15:53

中に入れた石どうしが、ぶつかることによって、エネルギーを少しづつ消費するので、


大きなエネルギーが突然出るのを防ぐ、とか聞きました。
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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:2002/02/23 15:52

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突沸するのを防ぐために沸騰石を入れますが?なぜ沸騰石を入れると突沸が防げるのでしょうか、中で動いてかき混ぜられるからですか。理由がわかる人は教えてください。また、沸騰石は素焼きの煉瓦を砕いたものなどを使いますが市販されている丸い小さな石は何ですか?

Aベストアンサー

液体を過熱して沸点に達すると、液体は気体(泡)になろうとしますね。
しかし、液体と気体の「界面」を作るために界面エネルギーが必要で、
これを賄えないと気体になれず、液体のままで過熱されてしまいます。
どこかで均衡が破れて気液界面ができたとき、過熱されていた液体が
一気に気体になるのが突沸です。

沸石は使用する液体に反応したり溶けたりしなければ材質は何でもよく、
多孔質であることが重要です。素焼きのかけらでも、モレキュラーシーブ
でも、赤熱したガラス管をこね回して作ってもOKです。その細孔には
元々空気が入っており、液体に沈めても容易に液が入っていきません。
つまり、はじめから気液界面ができていて、沸点まで加熱された液体は
スムーズに気化できるのです。蒸留の途中で冷やしてしまいますと、
細孔内は液体に置換され、沸石としての効果はなくなってしまいます。

あらっ、BENIGENさんご紹介のページのほうがわかりやすいですね。
気液界面の発生が「きっかけ」と説明されているのだと思います。

Q突沸を防ぐ原理

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その原理のようなものあるのでしょうか?教えてください。

Aベストアンサー

過去ログをぱらぱらと見てみましたが,まだどなたも正しい回答には辿り着いていないようです。答えを先に書くと「実質的に沸点未満での沸騰が可能になるから」というのが正解です。

さて,気化には二種類あるのをご存知でしょうか? 液体内部から直接気化する「沸騰」と,気液界面における「蒸発」ですね。前者は相転移現象と呼ばれ,後者は相平衡現象と呼ばれます。沸騰は,沸点に達して初めて起こる現象ですが,蒸発はいかなる温度でも起こります。洗濯物が室温で乾くことを考えればわかりますよね?

沸騰石は多孔質体であり,孔内に多くの空気をかみ込んでいます。つまり,比熱が低くくて熱しやすい空気と,気液界面とを合わせ持っていることになります。この結果,沸騰石が液体内に入っていると,液体内部からの直接的な「沸騰」ではなく,孔内における「蒸発」による気化が可能になります。

99℃に熱された水を想像してください。沸点未満ですので沸騰は起こっていませんね。しかし表面では蒸発が起こり,湯気が立ち上っているでしょう。この表面と同じように,沸騰石の孔内の気液界面でも盛んに蒸発が起こり,水蒸気が発生しています。発生した水蒸気は沸騰石から離れ,気泡となって表面に浮かんできます。つまり,実質的に沸騰と同じような現象が起こるわけです。

いち早く沸騰石から気体が発生し,それによって液体が攪拌されるため,過加熱といった現象が起こらなくなります。これが突沸を防げる理由です。

# 片方が封じられて空気をかみ込んだガラスのキャピラリーも,沸騰石の代わりになります。ようは「蒸発ができる場」を沈めこんであげれば良いだけなのですね。

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本当に正直昼間の育児に疲れてきたので、家にいるより外へ出たく(働きに)なったのが理由です。こうゆう理由って虐待にあたいするほどひどいことですか・・・?姑のその言葉が忘れられず、もしかしたら
本当に育児が疲れるからって理由で1才児を保育園に入れるのは
ひどいことなのかな・・・とも思えてきたり↓どうでしょうか?

Aベストアンサー

こんにちは。
虐待なんかではありません。このお姑さんの意見が間違っています。
私は子供を保育園には入れませんでしたが、保育園には、何度も見学に行きました。一言でいったらすばらしいところだなって思いましたよ。
保母さんも優しいですし、子供たちも小さいころから入れば、すぐに社会性が身につき、いろいろな経験を積むことが出来ます。
お姑さんは、昔の世代ですので、
「昔は、家で、面倒を見るのが当たり前。」だったので、こんなひどいことをいうのでしょうね。気にしてはいけません。
外で働くっていうことも立派なことです。正直、私は、外で働く才能がなかったので、保育園には入れませんでしたが、、是非保育園に預けて自分の好きなようにしたほうがいいと思います。

Q沸騰の中でも突沸について詳しく書いてある本を探しています。

別の質問をしたときに、沸騰や突沸に関しては、

化学工学の教科書をお読み下さい。あなたの好きな数式の山です。

と教えていただきましたが、
田舎に住んでいるために、本屋さんで内容を確かめることが出来ません。
通販で購入しますので、

沸騰や突沸について、詳しく書いてある本の名前と著者名を教えてください。
英語の本でもかまいません。
購入してゆっくり読みますので、よろしくお願いします。

なお、”泡のエンジニアリング”という本は読み終わりました。
いまのところ、泡に関してはこの本しか持っていません。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

先刻ご承知だとは思いますが、水の沸騰とは要するに「熱伝達」の一形態です。
その辺の学術的な説明が書かれたような本を探してみてはいかがでしょうか。
一般には「伝熱工学」と呼ばれる分野でしょうか。「沸騰」だけを論じた本は、あまりないのではないと思います。
下記のamazonのサイトでは、「まえがき」「目次」が見えますので、内容を確認の上、ご希望に沿うようでしたら購入してみてはいかがでしょうか。

たとえば、下記の「伝熱工学」という本の目次が下記リンク先の「なか見!検索」で見られますが、「第14章 沸騰の熱伝達はどのように行われるか」という章があります。
http://www.amazon.co.jp/%E4%BC%9D%E7%86%B1%E5%B7%A5%E5%AD%A6-%E6%94%B9%E8%A8%82%E3%83%BB%E6%96%B0%E8%A3%85%E7%89%88-%E4%B8%80%E8%89%B2-%E5%B0%9A%E6%AC%A1/dp/4627610734/ref=sr_1_6?s=books&ie=UTF8&qid=1461546991&sr=1-6&keywords=%E6%A0%B8%E6%B2%B8%E9%A8%B0

下記「例題で分かる伝熱工学」だと「第4章 相変化熱伝達」の「4.2 沸騰熱伝達」
http://www.amazon.co.jp/%E4%BE%8B%E9%A1%8C%E3%81%A7%E3%82%8F%E3%81%8B%E3%82%8B%E4%BC%9D%E7%86%B1%E5%B7%A5%E5%AD%A6-%E7%86%B1%E3%81%AE%E7%A7%BB%E5%8B%95%E3%81%8C%E5%9B%B3%E3%81%A7%E3%81%BF%E3%81%88%E3%82%8B-%E5%B9%B3%E7%94%B0%E5%93%B2%E5%A4%AB/dp/4627672721/ref=sr_1_2?s=books&ie=UTF8&qid=1461546991&sr=1-2&keywords=%E6%A0%B8%E6%B2%B8%E9%A8%B0

下記「伝熱工学」の「第7章 相変化を伴う熱移動」の「7.2 沸騰を伴う熱伝達」「7.3 沸騰現象と祖の熱伝達率」
http://www.amazon.co.jp/%E4%BC%9D%E7%86%B1%E5%B7%A5%E5%AD%A6-%E7%AC%AC2%E7%89%88-%E7%94%B0%E5%9D%82-%E8%8B%B1%E7%B4%80/dp/4627605420/ref=sr_1_13?s=books&ie=UTF8&qid=1461546991&sr=1-13&keywords=%E6%A0%B8%E6%B2%B8%E9%A8%B0

下記「熱流体力学」の「第6章 沸騰と凝縮」
http://www.amazon.co.jp/%E7%86%B1%E6%B5%81%E4%BD%93%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E2%80%95%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E3%81%8B%E3%82%89%E6%95%B0%E5%80%A4%E3%82%B7%E3%83%9F%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3%E3%81%BE%E3%81%A7-%E4%B8%AD%E5%B1%B1-%E9%A1%95/dp/4320081390/ref=sr_1_7?s=books&ie=UTF8&qid=1461546991&sr=1-7&keywords=%E6%A0%B8%E6%B2%B8%E9%A8%B0

先刻ご承知だとは思いますが、水の沸騰とは要するに「熱伝達」の一形態です。
その辺の学術的な説明が書かれたような本を探してみてはいかがでしょうか。
一般には「伝熱工学」と呼ばれる分野でしょうか。「沸騰」だけを論じた本は、あまりないのではないと思います。
下記のamazonのサイトでは、「まえがき」「目次」が見えますので、内容を確認の上、ご希望に沿うようでしたら購入してみてはいかがでしょうか。

たとえば、下記の「伝熱工学」という本の目次が下記リンク先の「なか見!検索」で見られますが、「...続きを読む

Q有機合成で反応直後に水を入れる理由

有機合成で反応直後に水を入れる理由
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Aベストアンサー

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その場合水を入れる理由は、これらの場合
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2.反応温度を下げること。
3.生成物がさらに同じ反応が複数回起こることを防ぐこと。
と言った処でしょう。

Q沸騰石の原理

なぜ、沸騰石は突沸を防ぐのでしょうか?

Aベストアンサー

こちらの過去質問に対する回答を御覧になってみて下さい。

 ・http://oshiete.eibi.co.jp/qa221588.html
  QNo.221588 沸騰石はなぜ突沸を防ぐのですか?

 ・http://oshiete.eibi.co.jp/qa1072105.html
  QNo.1072105 突沸を防ぐ原理

 ・http://okwave.jp/qa175309.html
  QNo.175309 液体を加熱するときに沸騰石を入れるのはなぜですか?

参考URL:http://oshiete.eibi.co.jp/qa221588.html,http://oshiete.eibi.co.jp/qa1072105.html,http://okwave.jp/qa175309.html

Q【建設・建築】サイディングについて質問です。釘打ち胴縁工法で18mm胴縁を入れる理由はなんですか

【建設・建築】サイディングについて質問です。

釘打ち胴縁工法で18mm胴縁を入れる理由はなんですか?

15mm胴縁の方が痩せないのでは?

18mm胴縁を入れる理由は何ですか??

Aベストアンサー

18mmの胴縁とは、決まっていないのではないと思います。
その現場によって、違うような…。
一般に、現場の仕様によって使う釘や胴縁等の厚みなど変わります。
基本厚みが薄いと、割れやすくなります。
メリットはコスト面や厚みが少しですが薄く収まるということでしょうか。

Qエバポレーターの突沸

エバポレーターを使用しているのですが、
たまに突沸をして困っています。
主に含水エタノールを飛ばしているのですが、
以前知人に聞いた所、水とエタノールが上手く混ざっておらず、
エタノールだけ先に勢いよく沸騰しているのではと言われました。
本当にそうなのでしょうか?

Aベストアンサー

・固体あるいはスターラーバーを可能なら除去する。
・減圧開始時は、回転しながら軽く減圧してしばらくそのままにする。これで、液体内の酸素等をまず引かせる。このときバス温度と液体温度が同じになるぐらいまで、かるい減圧で待つのも有効です。落ち着いたら、徐々に減圧度上げていく。特に水/アルコール混合系では沸点がことなるので、アルコールを先に飛ばすイメージで、ほどほどの減圧で。
・ロータリー回転もあまり遅いと突沸します。


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