ご協力お願いします！

質問

以下の問題が
分かりませんっ;;;;

教えてください！

(1) 溶液の水９０mlに
水１０mlを混合したら
１００mlになった。

(2) 溶液のエタノール
９０mlに、エタノール
水１０mlを混合したら
１００mlになった。

(3) 溶液の水９０mlに
エタノール１０mlを
混合したら９７mlに
なった。

以上の結果をふまえて
どうして(3)の結果が
生まれたのか推論せよ。

ご協力宜しく
お願いしますm(__)m

回答No.2

swisszh

1) あなたの質問の(2) の中を、エタノール 溶液90mlにエタノール 10ml を注ぐと100ml になるとするでしょう
2) この問題はそう容易ではありません。 あなたが大学から大学院、物理化学を詳しく学ぶことでよく
理解できるとも考えられます。
3) 水(H2O) 分子も エタノール(C2H5OH) 分子も 比較的に大きな 双極子(ダイポール モーメント)を持ちH2O
1.8 デバイ、 C2H5OH は 1.6 デバイ の大きさで、水酸基(0H) による分子間の 水素結合が大きいで
す。 特にH2Oは分子量18にもかかわらず知っているように沸点は100C(大気圧)で、 分子量 46の
エタノールはその沸点は78.5C(大気圧中)と低いです。水素結合度は小さいです。
4) 今まで 多くの化学(科学)の先覚者が (水とエタノール) の現象を見のがしてはいません。
5) あなたの(3) の状態 ( C2H5OH/ H2O = 10ml/90ml = 0.17mol/ 5mol ) では partial molar volume
( 部分モル体積) は エタノールが(2) の状態(100%エタノール) 58ml/mol から 53ml/mol に減少し、
水は(部分モル体積) は(1)の状態(100%水) 18ml/mol から 少し増えて18.1ml/mol になるのが知られ
ています。
6) あなたの(3)の状態では水の占める体積はほとんどかわらずやく90ml 位で体積減少はほとんど
エタノールによる(10ml から7mlに)と知られています。
7) この説明はエタノール分子が多くの水分子にかこまれることでエタノールの双極子状態、水素結合並び
に分子運動状態(100% エタノール と比べて)がかわるものと考えられ、水分子は多くあるのでエタノール
分子の影響は非常に少ないでしょう。
8) (3) の状態を逆にして ( C2H5OH/H2O = 90ml/10ml= 1.56mol/0.56mol ) とすると 水分子が74%程
エタノール分子に囲まれ、水分子の部分モル体積が( 100%水 18ml から 24%(モル分率) では16ml と減少
し エタノール分子の部分モル体積は (100% 58ml からほとんどかわらない) ことがしらてています。
ですから この場合は水分子が多くのエタノール分子に影響されて、双極子の並び方、水素結合、それ
による分子運動状態が変化します。
9) Partial molar quantities (部分モル容量) の考えから熱力学の状態関数へとみちびかれ、さらに詳
しくまなべられます。

回答No.1

sailor

９０＋１０が１００にならない不思議と言うことですね。
これは水の分子とアルコールの分子の大きさが違うために起こる現象です。

判りやすい例を挙げると、大豆９０ｍｌとゴマ１０ｍｌを混ぜたところを想像してください。大豆の粒は大きくたくさんの隙間があるので、その隙間にゴマの粒が入り込んでしまうため、９０＋１０が１００にならないと言う現象が起こりますよね。これと全く同じことが起こっているんです。アルコール分子は大きく、水の分子は小さいため、アルコールの分子の隙間に水の分子が入り込んでしまい９０＋１０が１００にならないのです。

科学の実験は物を測る際に容積ではなく質量（重さ）で測ることが多いのは、このような現象がおきるためや、容積は温度による膨張の影響を受けるために正確に測ることが難しいからです。
質量（重さ）は大豆とゴマの例でもアルコールと水の例でも必ずそれぞれの質量を足した値になるので、容積で測ったときのような狂いが生じることはありません。

お礼

sailorさんっ(;ω;)!!!

本当にありがとう
ございますっ(><)

すごくすごく
勉強になる回答です♪

ご協力ありがとう
ございますっ(*^∀^*)