エタノールと水を混合させたとき、何故体積が減るのですか?
それと、熱が発生し、泡が出るのは何故なのでしょう?
教えてください。

A 回答 (3件)

何故体積が減るかは,他の方の回答がありますので,熱の発生と泡の発生について回答します。

まづ,chemistry さんの回答を前提にしますので,そちらをお読み下さい。

【熱の発生に関して】
chemistry さんの「エタノールの分子間力よりも水との水素結合の力の方が強いため、」が答えです。

一般に,弱い結合で2つのものがつながった状態は不安定な状態であり,その状態を維持するには多くのエネルギ-が必要です。逆に,強い結合でつながった状態は安定であり,状態の維持に必要なエネルギ-も少なくてすみます。

今,chemistry さんがお書きの様に,「エタノールの分子間力よりも水との水素結合の力の方が強い」ですから,エタノ-ルと水が混じる事は,弱いエタノ-ル同士の分子間力が,強い水との水素結合に変わる事を意味しています。

状態の維持に必要なエネルギ-で考えると,多くのエネルギ-を使っていた状態から,少ないエネルギ-ですむ状態に変わったわけです。つまり,水と混ざる事で,エネルギ-に余分(あまり)ができたわけです。

で,このできた余分のエネルギ-が熱として出てくるわけです。

【泡の発生に関して】
これは上記の熱の発生が原因です。普通に置いてある液体(今の場合は水やエタノ-ル)中には空気(気体)が溶け込んでいます。

気体は温度が高いほど液体に対する溶解度が低下します。つまり,気体として空中に出ていこうとします。

これを踏まえて,上記の混合による熱の発生を考えるとお分かりと思いますが・・・・・。そうです,溶けていた空気(気体)が熱の発生によって気体に戻ったわけです。

いかがでしょうか。

しかし,chemistry さんの,高校生とは思えない回答はお見事ですね。先が楽しみです。

 
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
なんとなくというぐらいにしか分かっていなかったので、
とても参考になりました。やっぱり、勘違いもしていましたし……
本当に、助かりました。

お礼日時:2001/07/02 20:20

エタノールにはヒドロキシル基(-OH)という親水基がありますね。


ですから、エタノールを水に溶かしたとき、
このヒドロキシル基と水との間に水素結合が生じます。
そしてエタノールの分子間力よりも
水との水素結合の力の方が強いため、体積が減るのです。

体積が減るのはこういう理由です。
熱が発生して泡がでる理由は知りません。。。
ごめんなさいね。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
水素結合が関係していたとは……
それだけでも、とても参考になりました。

お礼日時:2001/07/02 20:25

大豆1リットルと、ごま1リットルを混ぜると2リットルになると思いますか?


大豆は隙間だらけですよね。ごまは小さいですよね。
大豆の隙間にごまが入ってしまいますよね。
エタノールと水はどうでしょう?
どちらも液体で、ぎゅうぎゅうに詰まっているように見えますが、よくよく見れば、エタノールの分子の間には、水が入り込める隙間が空いているのです。

「なぜ熱を出すか?」でなく、「どうして熱が出るのか?」と考えてみたらどうでしょう?
そもそも、その熱はどこから生まれてくるのでしょうか?
『もともと持っていた』と考えるのが素直でしょう。
どんな物質でも、純粋な状態が一番エネルギーが小さいわけではないということです。
そして、「混ざる」という作用によって、より安定な状態が得られるとき、物質は余ったエネルギーを熱として放出するのです。
逆に、吸熱(冷却)される物質の組み合わせもあります。
iku33さんが学生さんなら、いろいろ調べてみましょう。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
大豆と、ごまのシュミレーションも、参考になりました。
また、調べてみたいと思います。

お礼日時:2001/07/02 20:27

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