両親媒性分子がミセルを形成すると、両親媒性分子のエントロピーはSΔ<0となりますが、水分子のエントロピーがSΔ>0となる理由がイマイチよくわかりません

ミセル形成前の水分子の状態は
両親媒性分子が水分子に囲まれている=つまり水分子が凝集してる状態だからエントロピーが減少する?

ミセル形成した時の水分子の状態は
両親媒性分子を囲む必要が無いので自由に動ける=つまりエントロピー増加?

という考え方でいいのでしょうか・・・?


また、教科書の方なのですが、
「いったんミセルが形成されてしまうと、溶媒分子は(明らかにもっと大きな)かごを一個だけつくりさえすればよいことになる」
と書いてあり、意味がわかりません

こちらも教えてください


どうかよろしくお願いします!

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A 回答 (1件)

そもそも,界面活性剤が溶解する過程は,水のエントロピーが減少する過程だということはいいですかね.これは疎水鎖の周りの水が構造化し,いわゆる iceberg を作るってことと対応しています.


ミセル作ればその iceberg は解放されるので,水にとってはエントロピーは増加する方向でいいんです.

この回答への補足

回答有難う御座いました

「いったんミセルが形成されてしまうと、溶媒分子は(明らかにもっと大きな)かごを一個だけつくりさえすればよいことになる」
こちらの意味も教えていただけると嬉しいです^^

補足日時:2009/11/29 00:28
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固/液であれ液/液であれ、その境界面に分子が並ぶので。

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質問失礼します。

以前こちらで質問して答えていた内容の一部に
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調べてみてもどういう理由でそうなるのかがわかりません。


http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6813140.html

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表現がいささか仰々しいですが、どう考えてもそれ以上の意味は見いだせません。真剣に悩むほどの見解とも思えません。

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「ミセル」と「コロイド」の違いがいまいち分かりません。
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端的に答えます。

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つまり、ミセルが集合した状態のことをコロイドと言うんです。

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界面活性剤はなぜミセルを形成するのでしょうか?

回答頂ければ幸いです。

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逆のことを考えてみましょう。
話を簡単にして、水、油、界面活性剤(Surfactant、S)に話を絞ります。
今、ミセルが出来ないとすると、水は水、油は油、SはSだけが集合して三つの相が出来るとします。この相は他の状態に比べてエネルギー的に利得があるでしょうか。
水と油には変化は無いのでS相だけ考えれば済みます。SはSだけで集合するのが最も安定な状態でしょうか。
構造から考えるとラングミュア・ブロジェット層(LB層)のような状態が安定そうに見えます。
するとこのLB層の油性部分に油の薄膜、親水(イオン性)部分に水の薄膜が入り込んでも「誰も損はしない」様に見えます。
いま水か油の一方が他方より少ない場合を考えましょう。
油が少ないとします。すると上記のLB層は油層が極めて薄く水層が厚くなります。ここで充分な量のSがあった場合。層状になるよりも油層が細かい球になると表面積が大きくなり、油滴へと換わった方がより多量のSを引き受けられます。
これがミセルなのではないでしょうか。
同じく水が少なくSが十分あっても逆ミセルになって安定化するでしょう。

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二酸化炭素やヨウ素は、無極性分子ですよね。
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特に前者の回答をよろしくお願いします

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> それらはどうして結晶となりえるのか

(主に)ファンデルワールス力(最後の1文字は漢字の「ちから」)が働くから、
だと思います;
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B


極性分子の場合は、X(+)―Y(-)というように、原子の電気陰性度によって
電荷の偏り方向が固定されており、これが比較的強い結合をつくる要因に
なります。
(もちろん、強いというのは「分子間力としては」の話ですが)

一方、無極性分子の場合、(特にI2のような同原子分子では)電荷の固定的
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この「電荷の瞬間的な偏りの連続」が、無極性分子においても弱いながらも
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Qナノ化とミセル化

ナノ化、ミセル化という言葉を耳にします。

小さくして吸収しやすくする、ということのようですが、わかりやすく教えて下さい。

ナノ化とミセル化の違いも知りたいです。

Aベストアンサー

小さくて吸収しやすくとか言ってますが…眉唾ものですね。
まず、ナノ化ですが化粧品業界で使われてますね。
例えば「コラーゲンなどを酵素で切ってナノ化」とか。。。
「それはアミノ酸でコラーゲンちゃうわ!」と突っ込みたくなりますが…

ナノ化とは科学的な用語ではありません。簡単に言うと割と大きな物をぶった切ってナノサイズまで小さくしようと言うことです。

コラーゲンなどは皮膚から吸収されませんからね。それを切断して吸収できるサイズにして(コラーゲンではないけど)、皮膚から吸収させようってことです。

ミセル化は高校などで習いませんでしたか?
油は水に溶けませんよね?
混ぜても分離します。
そこに界面活性剤を入れて混ぜるとミセルが形成され、安定して分散します。

界面活性剤とは、“まち針”の様な形とイメージすると針の部分は油に溶けて、丸い部分は水に溶けるような物質です。

っで、油と水の混ぜた物に界面活性剤を入れると針の部分が油に溶けて、丸い部分が水に溶けるため、小さくなった油を中心にして周りに“まち針”が同心円上に並んだ状態になるため、水に分散することができるようになります。

ナノ化とミセル化の違い…
全然違います。比較する物じゃない。

参考URL:http://images.google.com/images?hl=ja&q=%E3%83%9F%E3%82%BB%E3%83%AB&lr=&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi

小さくて吸収しやすくとか言ってますが…眉唾ものですね。
まず、ナノ化ですが化粧品業界で使われてますね。
例えば「コラーゲンなどを酵素で切ってナノ化」とか。。。
「それはアミノ酸でコラーゲンちゃうわ!」と突っ込みたくなりますが…

ナノ化とは科学的な用語ではありません。簡単に言うと割と大きな物をぶった切ってナノサイズまで小さくしようと言うことです。

コラーゲンなどは皮膚から吸収されませんからね。それを切断して吸収できるサイズにして(コラーゲンではないけど)、皮膚から吸収させようって...続きを読む

Q無極性分子

たとえば二酸化炭素などは教科書の図などをみると電荷は電気陰性度の大きい方に偏って書かれています(たとえば二酸化炭素であればCはδ+にOはδ-)。なら、電荷の偏りすなわち極性分子ではないのですか。その構造から結合モーメントのベクトル量の和や重心の位置を考えると無極性であることはわかりますが、なぜベクトル量や重心の位置で考える必要があるのですか。
二酸化炭素のように分子内で電荷の偏りがあってもトータルすると無極性という説明が、なんかしっくりこないので、すみませんがよろしくお願い致します。

Aベストアンサー

極性=電荷の偏り
とします。
この極性はまず結合の極性として現れます。これが分子の極性としてどれくらい残るかは構造によって異なります。

極性をどういう場面で問題にしているかを考えるといいと思います。分子と分子の間に働く力の大きさに対する判断が欲しいときですね。分子間力です。沸点や融点を問題にするとき、溶解を問題にするときです。
分子ですから電気量の合計はゼロです。(正か負の電気があればもっと大きい力が働きます。それはイオンの場合です。)
分子のある方向に正の電荷があって別の方向に負の電荷があるというのを電気2重極子(双極子)といいます。全体は中性なのに正と負の位置が少しずれているために正電荷から働く力と負電荷から働く力が完全には打ち消さないのです。HCl分子ではHが正、Clは負になっています。H2OではHが正、Oは負です。HOHが直線ではないために2つのHの中点と曲がり角のOのところで正負の位置がずれています。
問題にされているCO2はOCOが直線になっています。負、正、負となっています。いくらか極性がありますのでH2とは違うのではないのかという疑問は確かに起こります。
OCOの場合、2重極ではありませんが4重極です。
2重極相互作用と4重極相互作用を比べると大きさに大きな差があります。イオンとイオンの相互作用が一番強いのですが次が2重極、その次が4重極と、がくっと変化します。普通極性分子というときはこの2重極を持っているものを指します。まず2重極を持っているかどうかで性質を比較してみようということです。
2重極を持っていない物質の中で比較する場合だと4重極が問題になるでしょう。(弱い相互作用について考えるときはもっと別の効果も考慮しなくてはいけないということも起こります。)

強さのイメージを磁石で考えてみます。小さな棒磁石がたくさんあるとします。磁石ですからNSという2重極ですね。2つの磁石を近くに置いた場合はNN,SS,NSのどれかで大きな力が働きます。二重極相互作用というのは2つの磁石を離して置いた場合に働く力を考えるものです。磁石と磁石の距離が磁石のNSの距離よりもかなり大きい場合です。離れている場合と近い場合とでちょっと力の働き方が異なってきます。今度は2つの磁石をくっつけてワンセットにしたもので考えます。
NS
SN
とくっつけてしまいます。近くではやはり磁力は働くとは思いますが少し離れると急に影響が小さくなるとは思いませんか。これは4重極です。
SN
NS
を裏側にくっつけるともっと働く力の範囲が小さくなるでしょう。これは8重極です。

水の中に極板を入れて正負の電圧をかけたとします。水の分子の中でOが正極の方を向いているのと負極の方を向いているのとで平均的な数に差が生じることが予想されます。CO2だとこういう違いは出てきません。これは誘電率という量に対応するものですが極性分子であるかどうかが効いてきます。

こんなのでどうでしょう。

極性=電荷の偏り
とします。
この極性はまず結合の極性として現れます。これが分子の極性としてどれくらい残るかは構造によって異なります。

極性をどういう場面で問題にしているかを考えるといいと思います。分子と分子の間に働く力の大きさに対する判断が欲しいときですね。分子間力です。沸点や融点を問題にするとき、溶解を問題にするときです。
分子ですから電気量の合計はゼロです。(正か負の電気があればもっと大きい力が働きます。それはイオンの場合です。)
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界面活性剤の濃度を上げていくと臨界ミセル濃度以前ではモル伝導率が緩やかに減少するのに対し、臨界ミセル濃度以降ではモル伝導率は急激に減少します

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他の物質でも何故これが溶けるのかなと悩むことが多いです。何が分からないのか上手く説明できないのですが、イメージがつかみ易い解説出来る方お願いします。
あと極性分子が水に溶ける理屈はわかるのですが、無極性分子同士が溶け易いのは何故ですか?

Aベストアンサー

>無極性分子同士が溶け易いのは何故ですか?

溶解性は、極性の近いもの同士だと高くなります。
なので、極性の高い溶媒には極性の高い溶質が溶けやすくなりますし、極性の低い溶媒には極性の低い溶質が溶けやすくなります。
これは分子同士の親和性と関連しているからです。
と、いう点を念頭に考えれば、ある程度イメージがつかみやすいと思いますが。
アセトンやTHFと言った、一般的な有機溶媒はわりと中間的な極性です。なので、溶解する対象が広がるわけです。
水は著しく極性が高いので、極性の高い分子が水に溶けることになり、無極性分子(完全な無極性分子はそう多くないですが)は極性の低い溶媒に溶けます。

>H2Sは溶け難くH2SO4は溶け易いのはOの電気陰性度が高く極性が強いためですか?

まぁ、硫酸の方が極性が強いというか、イオン性物質だからというか、そういう感じです。


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