密度の決まった溶液を作るには…？

質問

班実験の自由課題で使う媒質を、密度を決めて作りたいのですが…

砂糖を水に溶かした時、体積は増えるって言われたんですけど本当ですか？
もし増えないのなら、水100gに砂糖100gを溶かせば密度は2.00g/cm3になりますよね。でもそう単純じゃないとすると……どうやって作ったらいいか分かりません。

具体的に、密度2.00g/cm3の砂糖水を作るには、水100gに対して何gの砂糖を溶かせばいいのか教えて下さい。よろしくお願いします。

回答No.2

38endoh · ベストアンサー

> 水100gに砂糖100gを溶かせば密度は2.00g/cm3になりますよね。

いいえ，なりません。

密度は「単位体積あたりの質量」ですよね。つまり，水 100 g と砂糖 100 g とを混合した水溶液の体積を，その質量で割れば，密度が求められます。

まず，水溶液の質量について考えてみましょう。水 100 g と砂糖 100 g との混合物の質量は 200 g です。このように，混合物の質量は，常に原料の質量の和になります。このような「足し合わせが成り立つ性質」のことを「可成性」と呼びます。質量に可成性が存在することは「質量保存の法則」に記述されておりますね。

次に体積について考えます。水 100 g の体積は約 100 cm3（比重=1 g/cm3），砂糖 100 g の体積は約 63 cm3（比重=1.6 g/cm3）ですので，両者の和は 163 cm3 になります。しかし実際の混合物の体積は，この和の値にはなりません。なぜなら，水分子間の隙間に砂糖の分子が入り込んだり，水分子の配位様式が変化したりするためです。つまり，体積には可成性が成り立たないのです。混合物の体積を知るには，実際にその溶液を作ってみるしかありません。

つまり，計算によって質量は求められても，体積を求めることができないので，通常は水溶液の密度を計算することはできません。

> 密度2.00g/cm3の砂糖水を作るには

これは理論的に不可能です。砂糖の比重が 1.6 g/cm3 ですから。さらに水への溶解度を考えなければならないので，dora1 の仰る密度 1.3 g/cm3 位がほぼ上限なのではないかと思います。

参考URL：

http://www.chemistryquestion.jp/situmon/shitumon_koukoukagaku_kagaku21_volume_change.html

お礼

お礼が遅くなってすいませんm(__)m
体積は計算で出せるものではないのですね…初めて知りました。詳しい説明でよく分かりました☆ありがとうございました！

回答No.1

dora1

回答ではないですが、ご参考まで。

仕事で、濃い砂糖水（ショ糖溶液）を使うのですが、50 ml(50 g)の水に、80 gのショ糖を加えよくまぜると、どろどろに濃い砂糖水になります。このときの体積はだいたい100 mlぐらいです。つまり、このときの密度は、50 g + 80 g = 130 g が 100 cm3に含まれてるわけですから、1.3 g/cm3 程度かと思います。

つまり、どんなに砂糖を濃くしても 2 g/cm3 にまでなるかどうか？ちょっと心配です。

お礼

お礼が遅くなってすいませんm(__)m
1.3g/cm3ぐらいが限界なんですね…具体的で参考になりました。ありがとうございました！