http://www.alto.co.jp/dk/2home/011-2.html

ここのページに、
ナトリウムやリチウムの周りには電荷を中和するために水分子の密度が大きくなり
カリウムの周りは反発力により水分子の密度は小さくなると書かれているのですが、
これはどういう原理によるものなのでしょうか?
これらのイオンは全て正の電荷を持っているので、溶液中では全て水和されていないと安定でないと思うのですが、このように違いが出る理由を教えて下さい。
よろしくお願いいたします。

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A 回答 (3件)

> これはどういう原理によるものなのでしょうか?



そのページにある「正の水和」と「負の水和」の説明は、間違っています。

> これらのイオンは全て正の電荷を持っているので、溶液中では全て水和されていないと安定でない

はい。そうです。

> このように違いが出る理由を教えて下さい。

イオンを水和している水分子は、イオンに強く引きつけられ動きにくくなります(構造形成)。「イオンを水和している水分子」をさらに取り囲む水分子は、イオンの影響により水素結合が切れて、動き易くなります(構造破壊)。どんなイオンでも多かれ少なかれ構造形成と構造破壊が起きます。構造形成の度合いの大きい水和を「正の水和」、構造形成の度合いが小さく、正味として構造破壊の効果が大きく現れる水和を「負の水和」といいます。

より詳しい説明は、溶液化学の教科書に載っていますので参照して下さい。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4122756.html

もう少し新しい本では
鈴木啓三 著「水の話・十講 : その科学と環境問題」化学同人, 1997.
http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocD …
上平恒 著「水の分子工学」講談社, 1998.
http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocD …
に説明があります。

岩波理化学辞典第5版の「構造形成イオン」の項にも、簡単な説明があります。
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まあ、本にすれば「トンデモ本」に近いですね。


最初のページに、
「今まで誰一人と語りえなかった真実を書いただけのことである。如何に今までのディスカスの世界が誤謬に満ちているかをご高察戴きたい」
とあるのが、独りよがりのマッドドクターっぽいところ。
この方は早稲田の文学部心理学と東京理科大製薬化学を出ているので自信がお有りのようですが、かなり「本だけの学問」の傾向が強いです。
その証拠は「引用文献が無い」「グラフ、表が無い」ところに現われています。
あるのは絵ばっかり。それも間違ってる。
情熱が暴走しているようですが、誰かを欺して「お金を取ろう」というところまでは行かないので「表現の自由」の範囲でしょう。^^
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上記サイトの説明はかなり適当な気がしますね。


普通にカリウムとかも水和しますよ。
てことで、改めて水和の説明をしてみたいと思います。
まず、水分子には電気的な偏りが存在しています。
正式な表現では「水分子は双極子モーメントを持つ」といいます。
まぁ、いわゆる電気の磁石みたいなものとみなせる、と思ってください。
なので、水分子の近傍にカチオンが来れば酸素が近くになるよう水分子の向きが固定され、
逆にアニオンが来れば水素が近くになるよう水分子の向きが固定されるのです。
これらの現象のことを総じて「水和」とわれわれは言っております。
ちなみに、水和は一般的に熱力学的安定化を伴う過程であり、自発的に進行します。

密度に関してですが、これは少し難しいですね。
そもそも上記サイトによる密度の説明は全く見当外れです。
実際、液体の水は非常に複雑な水素結合クラスター状態をとっているため、
これがイオンの存在によって変形したときにどのような密度変化を起こすのか、
というところまで言及しなければ分からないはずです。
もっとも、詳しいところは僕も知りませんので、
これに関する解説は他の専門の人にお願いしてもらってください。
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以前にも同様の質問があったのですが、回答につけられていた参考URLにアクセスできない状態だったので、質問させていただきました。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

> ある本には……という記述がありましたが、それ以上詳しいことは分かりませんでした。

古い本ばかりで恐縮ですけど、以下の本には水和の影響についてそこそこ詳しく書いてありました。
玉虫伶太著「活量とは何か」共立出版
http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABN00666646
井口洋夫, 田中元治, 玉虫伶太編「集合体の化学(上)」岩波書店
http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABN00732478
大瀧仁志著「溶液化学:溶質と溶媒の微視的相互作用」裳華房
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藤代亮一, 黒岩章晃著「溶液の性質II」東京化学同人
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> 回答につけられていた参考URLにアクセスできない状態だった

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> ある本には……という記述がありましたが、それ以上詳しいことは分かりませんでした。

古い本ばかりで恐縮ですけど、以下の本には水和の影響についてそこそこ詳しく書いてありました。
玉虫伶太著「活量とは何か」共立出版
http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABN00666646
井口洋夫, 田中元治, 玉虫伶太編「集合体の化学(上)」岩波書店
http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABN00732478
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>じゃあそれ以外で石英セルのほうがいい理由は?
正解は、「石英セルのほうがいいではなく、石英セルでないと・・・」です。
 http://www.fujiwara-sc.co.jp/catalog/sel01.html
 石英セルは、可視部も紫外部も通します。ガラスセルでは、可視部は通すが、紫外部はほとんど通さないようです。ですから、石英セルで可視部を測るのは測定上は適正なのですが、破損の可能性を考えて(石英セルは1個1万円、ガラスセルは3000円ほどでした)、可視部はガラスセル使用というのが現実的です。
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参考URL:http://www.fujiwara-sc.co.jp/catalog/sel01.html

 学生時代に酵素の精製をしていて、「ゼロ合わせができません」と先生に言って大恥をかいた記憶があります。酵素ですから、測定波長は280nmです。40年も前のことですから、プラスチックセルはありません。研究上での恥のかき始めなので、今でも鮮明に覚えています。
 セルを超音波洗浄器で洗って、バラバラにしたこともあります。セルは、私にとっては、実験の最初の失敗。以後、失敗は数知れずですが、・・・。

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ただし、共鳴効果というのが『極限構造間の互変異性による』とするのは誤りです。互変異性というのは原子の配列の変化を伴うものであるのに対して、共鳴は原子の配列が変化しないことを前提としているからです。

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前の回答のように誘起効果と共鳴効果に分けて考えるのが適当です。
ただし、共鳴効果というのが『極限構造間の互変異性による』とするのは誤りです。互変異性というのは原子の配列の変化を伴うものであるのに対して、共鳴は原子の配列が変化しないことを前提としているからです。

誘起効果はσ結合を通して伝わるもので、電子求引性(『吸引』ではなく『求引』を使うのが一般的だと思います)を示すものは電気陰性度が大きい原子で、酸素、ハロゲンなどがこれに該当しますし、電子供与性ということであればアル...続きを読む

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 説明難しいですが、金属結合や水とのそれよりも強いイオン結合、あるいは共有結合で説明できない物質の凝集を説明する用語といったらよいかな。
【参考サイト】
疎水効果 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%96%8E%E6%B0%B4%E5%8A%B9%E6%9E%9C
疎水性 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%96%8E%E6%B0%B4%E6%80%A7

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でひ、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

私もわからないので参考程度でお願いします。

確かにエタノールの方が分子間力は強いと考えられます。事実、二つの粘度を比べますとエタノールが1.2cP、ベンゼンが0.65cPとなっておりました(20℃)。しかし表面張力が粘性測定と違うのは、すべての分子の周りに必ずしも同分子がいないということです(表面)。
まずエタノールの低い表面張力は表面活性物質ということで説明がつきます。
それに対してベンゼンの高い表面張力は共役二重結合が大きな影響を与えていると考えられます。なぜなら同じ炭素数を持ち、環状のシクロヘキサンの表面張力は24.99でした(20℃)。
そしてベンゼンのような物質の分子間力は主にファンデルワールス力であり、さらにその中でもロンドン力の影響が大きいです。よってπ電子の柔軟性が大きなロンドン力を生み出しているのではないかと私は考えました。

しかし実際に実験などをしてπ電子の柔軟性や各物質の表面張力を確認したわけではないため、いままでの話は想像です(粘度は実験で確めたのでだいたいこのぐらいです)。

何かわからないことがありましたらまた質問してください。


参考資料(wiki)(篠田耕三著:溶液と溶解度)

私もわからないので参考程度でお願いします。

確かにエタノールの方が分子間力は強いと考えられます。事実、二つの粘度を比べますとエタノールが1.2cP、ベンゼンが0.65cPとなっておりました(20℃)。しかし表面張力が粘性測定と違うのは、すべての分子の周りに必ずしも同分子がいないということです(表面)。
まずエタノールの低い表面張力は表面活性物質ということで説明がつきます。
それに対してベンゼンの高い表面張力は共役二重結合が大きな影響を与えていると考えられます。なぜなら同じ炭素数を持ち、環...続きを読む


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