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沈降速度の差を利用した密度勾配遠心法を用いる際、ショ糖やパーコールであらかじめ濃度ごとの層を作成してから遠心にかけますよね
この際、どうしてかき混ぜたりしない限りは混合せず、ちゃんと重層にできるのでしょうか?
小学校の理科で習う「濃度の異なる液体は混ざりにくい」ためだとは思うのですが、これはなぜでしょうか?液体の密度が異なるからですか?物質のモル濃度によって拡散の速度が異なる等何か物理化学的な原理があるのでしょうか?

恥ずかしながら物理化学が大の苦手で、こういった物理現象の仕組みをいまいち理解できていません。ご教授いただけると幸いです。

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A 回答 (3件)

単純に太った奴は動作が重い。

尻が重いということ。
分子の存在は、アインシュタインとジャン・ペランによって実証されましたが、分子はさまざまな方向に衝突しては跳ね返り動き回っています。
 ある地点にいた分子が移動する---拡散していく速度はその質量に比例します。液体の場合は大きさにも依存する。

 定番の実験で---私は生徒に必ず見せるのですが
_________________________
HCl                       NH₃
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
 太いガラス管の両端に、塩酸とアンモニア水に浸した綿を詰めてふたをすると、両端からそれぞれ、HClとNH₃の気体が拡散していきます。そして
_________________________
HCl       白煙              NH₃
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
←    2   →←      3       →
2:3 すなわち、17(アンモニアの分子量):36.5(塩化水素の分子量)
の位置に、塩化アンモニウムの白い煙でできた壁ができる。

 ショ糖は分子量342と、水の18に比較してとても重たい。そのために拡散しにくい。
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もしあなたが理系なら「濃度電池」をご存知でしょう、濃度の異なる溶液はギブスの自由エネルギーが異なり、それが混ざるときにはエネルギーを発生します。

極端な例が溶解熱で、水とエタノールを混ぜるとかなりの発熱が起き、溶解していた気体の泡が観測されます。では混ざると熱が発生するのになぜ混ざらないのか、になりますが、それはあなたが既に冒頭で答えています、密度、あるいは比重が異なるからです。この場合にもギブスの自由エネルギーが異なります。単純化して二種の液体の混合を考えてみると、界面が静的なら拡散以外に混合を促進する理由は無く、それだからこそ異様な密度を持つ第三物質は容易に最初の密度段階で自分と同じ密度の部分に落ち着きます。だから比較として巨大な量の第三成分を加えてしまうと、拡散では無く局部的で大きな運動が生じ、密度勾配は破壊されてしまいます。
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>>濃度の異なる液体は混ざりにくい


マドラーでかき混ぜれば混ざりますよ!

言ってる事は、「放置している状態なら、濃度の異なる液体は混ざりにくい」です。

物質は溶媒と一体のなった溶液なので、比重の関係で、比重が大きい液体が比重の小さい液体の下に溜まるから、交じり合う機会が少ない。

だから、混ざらない。

例えば、巨大な地球をめぐる海流の動き。
大西洋では、メキシコ湾からの暖流が、北ヨーロッパまで、流れています。

この海流の最後は、グリーンランド沖でも冷やされて、氷になることで終わります。

海水は、凍るときに、塩分を水の結晶に取り込まない様にします。

この時、濃い海水ができます。濃い海水は、海底に沈んで行き、海底で海流を作ります。

この海底海流が、再び、水面に出でくるまでは、おおよそ千年かかります。

濃度の違う液体が混ざり合うには、長い時間が掛ります。
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Q比重の異なる液体捜しています。

 科学の知識がないため詳しく分からないのですが、水と比重の異な
る非水溶性の液体を混ぜれば、水と油のようにくっきりと層になって
分かれるのではないでしょうか。
 もしそんな風になるのなら個人的に実験しようと思っているのです
が、どこかで目的にあった液体を手に入れられる所はないでしょうか。

よろしくお願いします

Aベストアンサー

>この場合、液体ごとの密度が違うだけでは、戻ってしまうのではないでしょうか。

液体の密度が違うだけでは、かき混ぜれば、混ざってしまいます。

かき混ぜても元の層状に戻るようにするには、水、油、フッ素系溶剤の3層が限界ではないかと思います。

Q分離する液体

攪拌しても、あまり泡たたず、すぐにきれいに分離する2つの液体を探しています。
水と油、といった回答でなく、比重の違いや化学的性質の違い等によるもので、具体的な商品名(物質名)を教えていただきたいです。
ポイントは、
・安価で大量に入手できる物
 (できれば、1L当り千円以下)
・毒性の低いもの
 (手袋とマスク程度で使用化のもの)
・アクリルとの腐食性がないもの
・揮発性の低いもの
・常温常圧で液体
・温度変化による膨張が小さいもの
・分離している様子が目視で確認できるもの

どうぞ、宜しく、お願い致します。

Aベストアンサー

No.1です。お役に立てなくてすみません。

比重差が大きいといえば、水と水銀ですが、あまり使いたい物質ではないですね。

あとは実際に試してみるしかないですが、選択の目安としてSP値(Solubility Parameter)という指標はご存知ですか?
この数値の差が大きいほど相溶性が低いといわれています。水のSP値は非常に高いので、SP値の低い非極性液体を探せば分離しやすいかもしれません。

あるいは水に食塩を大量に溶かして比重を大きくすれば比重小さいことの多い有機溶剤と分離しやすいかもしれませんが自信ありません。(むしろ、水の極性がイオンに食われて非極性に近づくかも)

クーラントを使うとつぶつぶの泡が減るのは、アルコールが界面活性剤的に作用して水の表面張力を下げ、消泡剤として働いているのかもしれませんが、これまたあてずっぽうの推量です。(本当にすみません)

以上のいずれかが何かのヒントにでもなればさいわいです。

参考:SP値についてのURL
http://www.packing.co.jp/GOMU/taiyu1.htm
http://www2s.biglobe.ne.jp/~kesaomu/b03.html
http://wwwsoc.nii.ac.jp/jpi/dictionary/petdicsolvent.html#solubility1

参考その2:低SP液体を紹介しているURL
http://www.kaneko-kagaku.com/jysiyokai/
http://www.zeon.co.jp/business/enterprise/spechemi/spechemi5-12.html

No.1です。お役に立てなくてすみません。

比重差が大きいといえば、水と水銀ですが、あまり使いたい物質ではないですね。

あとは実際に試してみるしかないですが、選択の目安としてSP値(Solubility Parameter)という指標はご存知ですか?
この数値の差が大きいほど相溶性が低いといわれています。水のSP値は非常に高いので、SP値の低い非極性液体を探せば分離しやすいかもしれません。

あるいは水に食塩を大量に溶かして比重を大きくすれば比重小さいことの多い有機溶剤と分離しやすいかもしれませんが...続きを読む

Q比重(密度)の異なる液体を混ぜた時の比重は?

職場でちょっとしたテストがあり、その答えで困っています。

問題)比重1150kg/m3の液体1000Lと比重800kg/m3の液体400Lを
   混ぜて出来上がったものの液体の重さは何kgですか?
   比重はいくつになりますか?

 答) 重さ     kg
    比重     kg/m3
 
というものです。
自分の答えは重さ1470kg、比重1073.8kg/m3とでたのですが、
職場の人は比重1050kg/m3だということです。
そこで、皆さんの回答をお願いします。
あと、この問題もいまいち自分では納得していないのですが、
どうなんでしょうか。その辺もよろしくお願いします。

Aベストアンサー

比重
この場合、正しくは密度。
重さ
この場合、正しくは質量。
1000[L]=1.0[m3]
400[L]=0.4[m3]
質量
1150[kg/m3]×1.0[m3]+800[kg/m3]×0.4[m3]=1470[kg]
密度
密度の異なる液体を体積で混合した場合、混合液の密度は一般的には求められません。
一般には、
1000[L]+400[L]≠1400[L]
だからです。=になるとは限りません。
液体の種類によって、混合する前の体積より多くなったり少なくなったり等しかったりします。
体積ですから、質量保存則ではありません。
体積が変わらないものとすれば、
1470[kg]/1.4[m3]=1050[kg/m3]
にはなりますが、質問の問題だけの条件では求められません。


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