アルミニウムの粉が水に膜を張るのはなぜでしょうか．

質問

水にアルミニウムの粉を散布しました．
そのところ，表面に膜をはり，沈みません．

逆に，ケロシンにアルミニウムの粉を散布したところ，沈みました．

これはなぜでしょうか？
宜しくお願いします．

回答No.4

htms42 · ベストアンサー

かき回しても濡れないというのは表面張力が強すぎるからだと思います。かき回してもただ水と一緒に動いているだけです。
いきなり細かいアルミニウムの粉を水面に散布した場合は無理ではないでしょうか。アルミニウムの粉に水滴をたらしてから充分に練って団子のようにします。それから水に入れると沈むでしょう。沈んでからばらばらになっていくと思います。団子の中に乾いた部分があればその部分がまた浮かび上がってきます。でもこの場合は浮かぶ粉と沈む粉とが見えるわけですからアルミニウムの粉は水に沈まないという判断は出来なくなります。

とにかく乾いた1円硬貨は浮くが濡れた1円硬貨は沈むということを踏まえて考え方を展開してください。

理科年表には表面張力の値の表があります。
接触している境界線１ｃｍにつき０．０７５ｇｆほどです。
1円硬貨の直径を２ｃｍとすると０．４７ｇｆになります。１円硬貨の質量は１ｇですから表面張力だけでは不足です。半分ほどです。浮力がそれを補っています。浮かんでいる状態をよく見ると１円硬貨のの面は水面よりも低くなっているはずです。水圧の差が生じます。それが浮力として働きます。
１円硬貨と相似形で直径０．２ｍｍのものを考えます。円周の長さが１／１００になりますので表面張力の大きさも１／１００になります。でも質量は(１／１００)×(１／１００)×(１／１００)になります。表面張力だけで充分です。
使われたアルミニウムの粉はこれよりもまだずっと小さいものだろうと思います。
表面張力は水の分子と分子の間に働く引力により生じます。水の表面に出来る膜の強さと考えてもいいものです。水滴が丸くなるのもこの力によるものです。
水の中に（１／５億）程度しか存在しないイオンが出せる力ではありません。

お礼

納得のいくご説明，どうも有り難うございました．
表面張力を，私の方で調べた結果，htms42さんのおっしゃる様に水や水銀は非常に張力の力が強くなることが分かりました．

有り難うございます．
もっと勉強します．

回答No.3

htms42

1円硬貨は水に浮きます。
表面張力と浮力と合わさった効果によるものです。
粉の場合はほとんど表面張力の効果です。
チョークの粉は浮きます。チョークは石灰岩と同じ成分ですから大きければ沈みます。
粉はたいてい浮きます。鉄粉でも小麦粉でも浮きます。導電性があるかないかは関係ありません。鉄粉とアルミニウム粉とでは浮かぶための限界の大きさが異なります。
表面張力によるものですから一度全体が濡れてしまえば浮いてくることはありません。濡れた小麦粉は沈んだままです。濡れたアルミニウムの粉も沈んだままになります。

水の表面張力は分子間力と極性によるものです。電離とは関係ありません。イオンは存在しますが（１／５億）程度です。電離膜といえるほどのものではありません。

補足

有り難うございます．
表面張力が一つのキーポイントであることは分かりました．
そこで，膜をはっているアルミニウムを激しくかき混ぜたところ，
どんなにやってもアルミ粉はぬれず，沈みません．

この「濡れにくさ」はなにが要因なのでしょうか．
下のA-Tanakaさんがおっしゃる電離と，もしかしたら関係があるものなのでしょうか．
質問ばかりで申し訳ありません．

回答No.2

A-Tanaka

こんばんは。

水は、わずかながら電離しているのはご存知でしょうか？水素イオンと水酸イオンとの量によって、phという単位が定められています。

さて、アルミニウムを粉末状にして、水の表面に散らしますと、アルミニウムは、導電性であり、かつまた、比重が非常に小さいため、水に含まれる水酸イオンを引き寄せ、周囲との間に電離膜を作ることで浮きます。

ケロシンに関しては、水と比較して比重が軽いことと、イオン電離がないため、アルミニウム粉末は沈みます。

そんなところでしょう。

補足

有り難うございます．

もしかしたら，上の方が言われる表面張力も鍵ではないでしょうか．
しかし，それだけでは納得がいかず，さらにA-Tanakaさんが言われる
電離というものが関係しているのではないか．というのが現在の所の私の見解なのですが，いかがでしょうか．

回答No.1

Hachi5592

これはアルミニウムの比重が小さく、水の表面張力がそれより強いことからおこります。また、ケロシンの表面張力はそれより小さいことから沈みます。

お礼

どうも有り難うございます．
表面張力というのは身近にありながら盲点でした．
無学な私には，当たり前に身近にあって，非常に不思議な力です．