なぜ油は水に浮くのでしょうか。

油が軽く、水が重いのは経験的に分かります。
しかし分子量は水よりの油ほうが一般的に大きいです。
重さと分子量とは関係がないのでしょうか。
教えて下さい、お願いします。

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A 回答 (3件)

> 油が軽く、水が重いのは経験的に分かります。


 これは同じ体積で比べての話ですよね。水1Lと油 1 mL を比べたら水の方が重いですよね。

> しかし分子量は水よりの油ほうが一般的に大きいです。
 そうです。ただ同時に1分子の占める体積も,水よりも油の方が大きいです。結果として,密度(質量/体積)は水よりも油の方が小さくなります。

> 重さと分子量とは関係がないのでしょうか。
 関係はあります。分子量にg(グラム)を付けたものが質量になりますから。ですから,分子量の大小で言える「重い・軽い」は1分子が重いか軽いかです。

以上の事を踏まえて,
> なぜ油は水に浮くのでしょうか。
 ここで重いか軽いかは,同体積の水と油で比べるべきものです。つまり,密度で比べなければなりません。上記のように密度は油の方が小さいですから水に浮きます。
 あるいは,同体積の水に比べて重さが何倍かを示す数値に「比重」があります。これで比べるべきです。
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基本的には、密度の問題です。

では、なぜ油は水より密度が大きいのでしょうか。
その前に、油とは何でしょうか。石油なら炭化水素ですし、てんぷら油などであれば油脂です。石油は構成元素が炭素と水素で、油脂ならば炭素と水素と酸素からできています。
一方、水はご存知のとおり、水素と酸素からできています。
構成元素から考えると、あまり優位差はないようですが、大きな違いは二つあります。
ひとつは、物質が純物質か混合物かです。水は純物質で分子間が狭く、油は混合物で、いろんな分子が混在しているため分子がうまく整列(結晶化)でず、分子の間が広がってしまいます。
もうひとつは、水素結合の存在です。水には水素結合が存在し、分子同士が強く引き付けられますが、油にはそれがありません。
従って油は分子間がどうしても水に比べ広がってしまい、密度が大きくならないと思います。
この二つの要素が油が水に浮く大きな原因と私は考えます。 
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水に浮く/浮かないは、原子の重さの問題ではなく、物体としての密度の問題です。


例えば、鉄は水よりも重いですが、鉄で作った船は水に浮きますよね。
船が水に浮くのは、物体の内側に空間を持っており、船単体として見れば、同じ体積の水よりも軽いからなんですよね。

水と油の関係も同じです。油の分子自体は水の分子よりも重いですが、油の分子と分子の間は、水の分子と分子の間よりも広い距離が開いているのです。
その結果、同じ体積に含まれる油分子の数と水分子の数を比べると、油分子の方が少なくなります。


話を単純にして、油分子は1コ2gで、大きさが3立方cm,水分子は1コ1gで大きさが1立方cmだとします。
1リットル(1000立方cm)の容器には、水分子は1000コ入りますが、油分子は333コしか入りません。

1リットルの重さで比べると、油は333×2=666g、水は1000×1=1000gとなります。

その結果として、水と油は混ざりませんから「密度」の高い水は底に沈み、「密度」の低い油は上に浮かぶ、ということになります。
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では、油の液体性の流動的なものの成分はなんなんですか?

Aベストアンサー

この回答に「油の中にもわずかに水が溶けている」は酷すぎる。
水というのは、物質の名前です。

では、水と言う物質って何?

あなたの周りにあるすべての物体を構成している物質には、二種類あります。
 ひとつは、純物質と言って、蒸留しようが、ろ過しようが、沈殿させようが、決してそれ以上のものに分かれないもの。難しく言うと物理的方法では分けられないもの。
 もうひとつは、混合物と呼ばれるものです。身の回りのほとんどのものは混合物です。たとえば海水は、一様のように見えますが、ろ過すると細かい砂やプランクトンが除かれます。透明でまったく濁りがなくなっても、沸かせば気体になって逃げるものとそうでないものに分かれます。蒸発して逃げたものを冷やして集めると透明な液体が得られます。
 その液体は、もうどんなにしても分けられません。どの部分をとっても凝固点も沸点も同じです。・・このようにそれ以上、物理的な方法では分けられなくなったものが純物質です。

 水も、そのような純物質のひとつです。

 一方の油も、身の回りの油は混合物で、たくさんの種類がありますが、これも蒸留とかで何種類かの油に分けられるものが多いですが、分けていって最後には、全体が同じ性質のものが何種類か取り出せます。水を含んでいる場合も、それで水はなくなります。
 油と呼ばれるものにはたくさんの種類がありますが、これはおいておきます。

★まったく別の話
 物質には、固体、液体、気体と言う三つの状態があります。
 すべての物質は、最低の温度(マイナス273度くらい、絶対零度)では、すべて固体ですが、温度を上げていくと液体、さらに気体とその状態を変えていきます。(押さえつけられていないと液体の状態を保てないもの、途中で他の物質に分解するものなどもあります)
 固体は、その物質を構成している粒子が位置も距離もほとんど変えないもの。液体は距離は保っているけど自由に動き回る状態、そして気体はお互いに何も力が働かず自由に飛び回っている状態。
 水も、固体、液体、気体の三つの状態を取ります。

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★油の液体性の流動的なものの成分
 ですから、それは「成分」ではなく、温度です。バターだって加熱すれば溶けて流れる。食用油だって冷やせば固まる。

★実際油の中に水は含まれていないんですか?
 この質問の場合は、含まれていない場合も流動性はある。--液体--
 と言うのが良いでしょう。水は関係ない。

 というか、水を大量に含ませるとマヨネーズがそうであるように、流動性をうしないます。

 
 

この回答に「油の中にもわずかに水が溶けている」は酷すぎる。
水というのは、物質の名前です。

では、水と言う物質って何?

あなたの周りにあるすべての物体を構成している物質には、二種類あります。
 ひとつは、純物質と言って、蒸留しようが、ろ過しようが、沈殿させようが、決してそれ以上のものに分かれないもの。難しく言うと物理的方法では分けられないもの。
 もうひとつは、混合物と呼ばれるものです。身の回りのほとんどのものは混合物です。たとえば海水は、一様のように見えますが、ろ過すると細...続きを読む

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このHPを見る限り、重水素水はNo2の方が書かれているように
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化学ではこれを「重水」(化学式は主にD2Oだったり、HDOと書かれます)といいます。
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詳しくはWikipedia「重水」を参照してください
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