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水分子の大きさを知りたく、いろいろ調べていたのですが、
多くのサイトで約3×10^-10メートルとありました。
この値が一般的ですか?

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A 回答 (1件)

これはファンデルワールス半径から出した値でしょうね。


分子の大きさを問題にするのならそれで良いと思います。
酸素原子が半径1.4オングストローム(0.14ナノメートル)、水素原子が1.2オングストロームのファンデルワールス半径ですので、水素原子の分を無視しても、直径3オングストローム弱の大きさを持つことになります。
これに水素原子の出っ張りを加味すれば、だいたい3オングストロームといったところでしょう。完全な球体ではないので、方向によって増減しますが。
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この回答へのお礼

ありがとうございました
水分子の大きさと粒子の大きさの比較をしたかったので
質問にいたりました。
ファンデルワールス半径ですね、了解です。

お礼日時:2007/07/08 11:11

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Q水の分子の直径についての問題です.

水の分子の直径についての問題です.
「水分子1個の質量は何kgか.また,水分子の直径はおよそいくらか.?で表せ.ただし,水の分子量は18,1?=10^(-10)[m]である.」
という問題の直径を求める問題が分かりません.
そもそも水分子は,水素原子2個が酸素分子1個に一直線上にならないようにくっついています.
その直径とはどこのことを指すのですか?

Aベストアンサー

問題文はこれだけですか。
省略されていませんか。
これだけであれば意味のない問題になります。

>水の分子量は18、
の後ろの式は何ですか。
多分オングストローム(Aの上に「。」のついた記号)だと思います。
この単位が出ているということは水の分子の中のH-Oの結合の長さが与えられているのでしょう。
問題文がかなり省略されているように思います。

水の密度、アボガドロ数が与えられていて
1.分子1つ当たりの体積はいくらになるか。
2.水の分子の形を球だとすると半径はいくらになるか
という問いだとすれば意味はあります。
「球だとすれば・・・」の部分を「立方体だとすれば一辺の長さはいくらになるか」と変えてもかまいません。
これで計算すると一辺の長さが約3×10^(-8)cm=3×10^(-10)mになります。
与えられているオングストローム(Aとします。)であらわすと3Aです。

液体の水の体積を分子数で割って出した分子1つ当たりの体積と
結合の長さから出した分子1つの体積とを比べるという立場であれば分子の直径を見積もってみようというのも納得できます。水の分子の形は球ではありませんが比較のために球を考えるというのは1つの方法です。

与えられているH-Oの距離(約1A)からH-O-Hの大きさを考えます。
H-O-Hを伸ばしても、曲げても上で求めた長さに届かないということが分かるとおもいます。 
水の中で水の分子は分子1つ当たりの空間の数分の1の体積しか占めていないのです。すかすかです。
この時水の分子1つの占める空間としてOを中心として半径がOHの長さの球を考えることができます。直径3Aの球の中に直径2Aの球があるとすると体積は半分以下です。折れ曲がっているからということであれば直径2Aの半球で考えてもいいです。もっとすきすきになります。

氷の結晶は水よりも少し密度が小さいです。もっと隙間があるということになります。
この隙間を単純に分子と分子の間の隙間であるとするのは無理があります。結晶構造の隙間です。
氷が解けて水になっても体積の変化は1割以下です。上で見たのは2倍以上の体積の違いがあるということです。水になっても氷のときの結晶構造がかなり残っている、その結晶構造の隙間がそのまま水の中に存在していると考えられます。
気化熱の値が融解熱の値の7倍ほどあるということは氷のときの構造の大半が水の中でも残っているということの証拠であると書いてあるものもあります。

氷の結晶は正4面体を基本にした六方晶です。でも図としては立方晶のダイヤモンド型の方が見つけやすいでしょう。ダイヤモンド型の場合、立方体の各辺を半分に切ってできる8個の小さい立方体の半分、4つに水の分子があります。残りの4つの立方体は空っぽです。

上で考えた水分子H-O-H1つで球を考えるというのは無理があるとも言えますが水分子の作る正4面体を球に置き直すというのだとそれほど違和感は感じませんね。

問題文はこれだけですか。
省略されていませんか。
これだけであれば意味のない問題になります。

>水の分子量は18、
の後ろの式は何ですか。
多分オングストローム(Aの上に「。」のついた記号)だと思います。
この単位が出ているということは水の分子の中のH-Oの結合の長さが与えられているのでしょう。
問題文がかなり省略されているように思います。

水の密度、アボガドロ数が与えられていて
1.分子1つ当たりの体積はいくらになるか。
2.水の分子の形を球だとすると半径はいくらになるか
という...続きを読む

Q水の粒子の大きさは水によって変わる?

ウォーターサーバの営業マンに、「水の粒子の大きさが違うから、油と他の水より混ざる」と言われました。

WEBで調べた感じだと、H(水素原子)2個とO(酸素原子)の大きさで決まるようなのでどれも同じような感じがするのですが、営業マンの間違いなのでしょうか?
仮に、粒子が小さかったとして、油に混ざりやすくなる物なのでしょうか?
そして、混ざりやすくなる為に、飲むと体の油を少し体外に排出する効果があるとの事でしたが、これも怪しいです。どうなのでしょうか?

以上3点の回答お願いします。

Aベストアンサー

水分子の大きさは、私が描いた図ですが添付のように決まっています。
 ただ、水は液体であっても水素結合で固体(氷)のときの位置関係を保ち小さな集団となっています。この集団は固定されているのではなく分子が回転したり他の入れ替わることも常に起きています。この集団をクラスターと言います。クラスターの大きさは温度や不純物の存在で変化しますが、何かの処理をしたから変化するというものではありません。
 水と油は無重力化でも混ざることはありません。これは水は分子の分極が大きく、添付図のような水素結合で強力に引き合いますから、油のような比極性分子ははじき出されて、水と油の境界の界面張力=表面張力で)まとまってしまうからです。
 (マクロ的には疎水結合と呼ばれますが結合しているのではなく水の集団からはじきだされる。)
 無重力化でも重力かでも、激しくかき混ぜれば懸濁--コロイド--にはなりますが、時間が経過すると二層(無重力下では、油か水が球形にまとまる)

>混ざりやすくなる為に、飲むと体の油を少し体外に排出する効果がある
 これはありません。油は胆汁が界面活性剤として機能してコロイドになって水中に分散し、小腸に送られ消化されます。

 これらは中学校の理科や家庭科で学んできたはずです。(ゆとり世代は教えてもらえなかった)

 セールスマンは、すくなくともこれら中学校程度の知識もないようです。しかし、どこかの受け売りでしょうが、その情報の内容からして悪質ですね。(こちらかが無知だと思って、御託を並べているだけ)

 こういう輩は、いじめ倒します。(^^)、すなおに聞いておいてから、やおら
「水分子の大きさは、酸素-水素原子間は、1.0?で分子間距離は2.8?だけどどこが変化するのですか?」
「水分子はsp^3混成軌道で説明される形をしているけど、それを変えることができるのか?」
「水と油が溶け合うためには分子の極性を変えなければならないけど、そんな恐ろしいことをしているのか」
「単に混ぜるだけなら、界面活性剤を使ったほうがよいのじゃないか」
「油は脂肪酸のトリグリセリドだけど、それは消化器官でコロイドになって混ざるのでは?」
と、相手の無知を付けば楽しいです。

水分子の大きさは、私が描いた図ですが添付のように決まっています。
 ただ、水は液体であっても水素結合で固体(氷)のときの位置関係を保ち小さな集団となっています。この集団は固定されているのではなく分子が回転したり他の入れ替わることも常に起きています。この集団をクラスターと言います。クラスターの大きさは温度や不純物の存在で変化しますが、何かの処理をしたから変化するというものではありません。
 水と油は無重力化でも混ざることはありません。これは水は分子の分極が大きく、添付図のよう...続きを読む

Q気体の分子サイズについて

水素の原子サイズとヘリウムの原子サイズはどれくらい違いますか?

水素は2原子分子でヘリウムは単原子分子で水素の原子量は1、ヘリウムの原子量は4
よって水素2、ヘリウム4くらいの比率となるのでしょうか?

簡単にご説明頂けると助かります。

Aベストアンサー

>水素の原子サイズとヘリウムの原子サイズはどれくらい違いますか?
 原子のサイズは、その状態によって異なるので分かりません。

>水素は2原子分子でヘリウムは単原子分子
 単原子分子というのは自己矛盾ではあるのですが、気体として挙動は粒子≒分子と考えて・・
 水素原子のほうがわずかに大きい。いずれも1s軌道で、水素原子はσ結合で二個くっついているので、気体の構成要素としては水素のほうが大きい。

>水素の原子量は1、ヘリウムの原子量は4 よって水素2、ヘリウム4くらい
 そうはならない、ラドン(²²²Rn)は222倍って事はないです。
 気体の場合は、通常は点と考えて良い。

 アボガドロの法則( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%9C%E3%82%AC%E3%83%89%E3%83%AD%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 )

Q酸素分子と窒素分子

酸素分子と窒素分子の大きさはどちらが大きいのですか?

なぜこのような質問をしたのかといいますと、車のタイヤに窒素ガスを入れているのですが、以前(空気)と比べて乗り心地がマイルドになっているような気がしまして。確か、気体は分子の種類にかかわらず同じモル数だと体積や圧力が同じような気がしますが。
また、よく言われているガスが漏れにくくなる点や、アルミホイールが腐食されにくくなる点についても分子の大きさが関係しているだろうと思ったからです。

なお、当方少しは大学で化学をかじっておりました。多少難しくても大丈夫です。
ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

回答としては「酸素分子より窒素分子の方が大きい」です。

…って、これだけじゃあなんなので。


おっしゃるとおり、学校では同じモル数だと体積や圧力が同じと習いますが、
それはあくまで理想気体の場合です。
実際は窒素と酸素では熱による体積膨張には差があります。
更に、タイヤが冷えた状態ではタイヤ内の水分が結露し液体となっていると考えられますが
それに対し、窒素ガスはボンベから入れるので余分な水分が入りません。
水分の気化による体積増加はだいぶ大きいと思いますよ。

また、エア抜けは酸素分子が窒素分子よりも小さいことは一つの理由かもしれませんが、
それよりも窒素は不活性ガスである事の方が大きいと思います。
タイヤのゴムには水素成分が含まれており、これが酸素と結びつくことで
結果的に酸素が抜けていくことになります。

そして、「酸素が水素と結びつく」=「水ができる」ですから、
これがホイールやバルブ、タイヤに入れてあるスチールワイヤーなどの
腐食の原因にもなるのではないでしょうか。

Q水蒸気の粒の大きさは?

寒いところで息を吐くと、白くなりますよね。この前、夜帰っているときにこの粒子?が見えたような気がしたので、友達にそういう話をしました。
そうすると、「そんなわけ無いじゃん。おまえの目は電子顕微鏡か?」と冗談混じりに言われました。
これってほんとに見えないんでしょうか?気のせいなのかな。

これ以外でも、水が沸騰したときの水蒸気と、息を吐いたときの水蒸気の粒子の大きさは違うのでしょうか?

Aベストアンサー

水蒸気と湯気は違う点にご注意下さい。
水蒸気は気体の水ですから、まったく見えません。
白い息やヤカンの白いのも湯気です。
湯気はようするに水滴ですから、大きい湯気の粒子ならもちろん見えます。
湯気の発生源から遠い所の湯気ほど粒子が成長しているのと、密度が希薄
になっていて粒子は見やすいですよ。

QCO2の分子直系を教えて下さい

お願いします。
CO2の分子直系はいくつなのでしょうか?
ある文献では0.33nmとあります。
しかし別の文献では0.46nmです。
どうも0.33と0.46近傍の二種があるようなのですが、どうしてでしょうか?
ちなみに「機能性高分子膜」とい本によればCO2は0.46nm
http://www.aist.go.jp/NIRE/publica/news-96/96-10-1.htm
には0.33nmとあります。
どっちなのでしょうか?

Aベストアンサー

適当にモデリングソフトで絵を見てみたところ、分子の長軸方向(O-C-O方向)だと、大体5オングストロームくらい、短軸方向だと酸素原子、炭素原子のファンデルワールス半径の2倍である3オングストロームくらいになるようです。これは共有結合半径・ファンデルワールス半径の値からおおざっぱに見積もっているので、文献記載値は実験的に算出したより正確な値だと思いますが、だいたい近い値にはなっています。

Q以下のような分子サイズが知りたいです!

・メタン
・二酸化炭素
・水
・窒素

例ベンゼン-600pm

大きさというか直径(長いところ)が知りたいです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

水、↓
http://www.lsbu.ac.uk/water/molecule.html
水素の大きさはほぼ無視できるので、酸素の大きさ141.46pm(1.415?)で構いません。
O-Hの距離95.72pmを半径として使うと191.44pm(1.914?)。
さらにH2O二量体の「分子間距離」が297.6pm(2.976?)なのでこれも直径の目安(最大径:ファンデルワールス半径に相当)になります。
二酸化炭素、↓ちょっと困る。
http://www.globalwarmingart.com/wiki/Image:Carbon_Dioxide_Molecule_VdW_png
O=C=Oの距離は232.6pm(2.326?)で良いんですが、酸素の大きさが分らないので、全長と幅が不明。
実際には水の大きさで構わないんですが…。それを採用すると、
長さ374.1pm(3.74?)幅141.5pm(1.42?)ぐらい。
窒素、↓これも少し不満。
http://wiki.answers.com/Q/How_does_the_size_of_a_nitrogen_molecule_compare_to_that_of_oxygen
N≡Nの原子間距離から半径を75pmとしてその四倍300pm(3.0?)
ここで酸素分子についても書いてありますので、見ると、三重項酸素は二重結合と考えられるので、原子間距離から半径73pm、直径146pm(1.46?)で上記の水の酸素と大体同じ。

水、↓
http://www.lsbu.ac.uk/water/molecule.html
水素の大きさはほぼ無視できるので、酸素の大きさ141.46pm(1.415?)で構いません。
O-Hの距離95.72pmを半径として使うと191.44pm(1.914?)。
さらにH2O二量体の「分子間距離」が297.6pm(2.976?)なのでこれも直径の目安(最大径:ファンデルワールス半径に相当)になります。
二酸化炭素、↓ちょっと困る。
http://www.globalwarmingart.com/wiki/Image:Carbon_Dioxide_Molecule_VdW_png
O=C=Oの距離は232.6pm(2.326?)で良いんですが、酸素の大きさが分...続きを読む

Q空気中の粒子の大きさ

空気中の浮遊粒子の種類別の大きさを教えてください。できれば参考サイトを教えていただけると嬉しいです。
知りたいのは、例えば0.1~100ミクロンくらいの範囲で、タバコの煙は○~○、花粉は○~○というようなことです。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

大体の大きさです。

小麦粉:800μm ~ 30μm
花 粉:50μm ~ 10μm
タバコの煙:1μm ~ 200nm
細 菌 類:80μm ~ 100nm
ウィルス:200nm ~ 50nm
水の分子:10Å

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Qなぜ100度になっていない水も蒸発するのでしょうか?

中一の子供に
「水は100度で蒸発するって習ったけど、部屋や外に置いてある水が、沸騰してないのに、ちょっとずつ蒸発してるのはなんで?」
と聞かれました。
どなたか中学生にもわかるように、説明していただけるかたいらっしゃいませんでしょうか!(自分もそういわれると、気になってしょうがなくなりました・・笑)

Aベストアンサー

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(氷にはならない)けれど、完全に切り離されてばらばらにもならない(水蒸気にならない)状態にある水の「分子」の集まりです。この集まりの中には、ちょっと"元気な"分子もいて、中には空気中に飛び出してしまうものがあります。一方、空気中の水蒸気の中にはちょいと"元気"がなくなって、"おとなしくしている水"の仲間に加わるものもあります。

 このような性質を持つ水を、空気といっしょに密閉容器に半分くらい入れて温度が一定の状態に保ってみましょう。最初は水蒸気がなかった、つまり完全に乾燥した空気があるとします。初めのうちは、水の中の"元気者"がどんどん出て行って空気中に広がり、湿度が上がっていきます。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるので、そのうち容器の中の空気は水蒸気でいっぱいになってしまいます。湿度100%です。こうなってしまうと、後は、ちょいと"元気がなくなって"水に戻る分子と"元気よく"水から飛び出す分子の割合が等しくなって、見かけ上何も変化が起こらなくなります。

 密閉容器の場合は、上記のようになりますが、水が部屋や外にある場合は、空気は大量にありますしどんどん入れ替わりますから、周囲の空気の湿度が何かの理由で100%にならない限り、水からは分子が逃げ出す一方になります。そのために、からっとした季節には、雨上がりにあった水たまりがいつの間にか蒸発してなくなったり、洗濯物がよく乾いたりするわけですね。逆にじめじめした季節には乾きが悪くなります。

 ちなみに、水は1気圧のもとで100℃で沸騰します。このときも蒸発は起こっていますが、水の表面ではなくて内部でいきなり気体になる(この現象を「沸騰」と呼んでいます)分子の方が圧倒的に多くなるので、目立たなくなります。

("元気"のような擬人的な表現を使いましたが、本来は"運動エネルギー"のような物理用語を使わなければいけません。中学生にもわかるように、ということですので、敢えて"禁断の"表現法を使いました。)

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(...続きを読む


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