分子の極性についての質問です

質問

分子の極性についての質問なんですが、
水はヘキサンとは混ざらずエタノールとは混ざります。

また、ヘキサンはエタノールとは混ざります。

それでは水2ｍｌとヘキサン2ｍｌを混ぜた後（混ざらないけど試験管に入れる）に、
エタノールを12ｍｌ入れた場合どうなるのでしょうか？
ヘキサンは水とは混ざらないけどエタノールとは混ざる、
しかし水はエタノールとは混ざりヘキサンとは混ざらない。
どうなるのでしょうか？

回答No.2

htms42 · ベストアンサー

やってみるのがいいでしょう。
両方に混ざりあうことのできるエタノールの量が一番多いからエタノールに全部が溶け込んでしまうはずだとは言えないようです。
質問者様は「混ざりあう」という言葉を使っておられます。
これを溶けるという意味で使っておられるのではないでしょうか。でも「混ざりあう」という言葉には少し注意が必要です。混ざりあえば溶けています。でも「混ざりあわない（＝層に分離する）ときには溶けていない」とは言えないのです。
Ａ，Ｂ２つの物質が二層に分離して平衡状態にあるとします（この平衡状態の実現というのが結構難しいようです）。この時Ａ、Ｂは完全に相手を排除しているのではありません。ＡはＢの中にある程度溶け、ＢもＡの中にある程度溶けるということが起こっています。だからそれぞれの層の中では濃度に違いがあります。この溶け方は相互溶解度という数値で表されています。均一層であれば濃度が異なるということは起こりませんから相互溶解度の数値に違いがあれば層に分離しているはずです。
水とフェノールは混ざりにくいです。
２０℃でフェノールと水が２層に分離して平衡にあるとします。
水の層の中でのフェノールの濃度は８．１％、フェノールの層の中での水の濃度は２８．２％です。
溶け方は対称的ではありません。
加熱するとフェノールの水への溶解度は大きくなっていきます。
６６．４℃で均一層に変わります。その時の濃度は３６．６％です。

３成分系でも同じようなことが起こります。
ヘキサンは水にほとんど溶けません。溶解度は数字に表せないほど小さいでしょう。
ここにエタノールを加えて行きます。よく撹拌して平衡状態に持って行ったとします。
水の層にエタノールとヘキサンが溶け、ヘキサンの層に水とエタノールが溶けて行きます。
加えたエタノールの量によってそれぞれの層の中での濃度は変わるでしょう。でも濃度に違いがあれば均一であるということではないはずです。２層分離は継続していることになります。互いにかなりの量で溶けていても混ざりあっているとは限らないのです。

（参考）
「化学便覧」に三成分系の相互溶解度の項目があります。
そこに「水―エタノールーヘキサン」についての表があります。２５℃のものです。
ヘキサンの層、水の層の両方について、含まれている水とエタノールのそれぞれの割合をモル分率で表しています。２つの層に対しての数値が載っているのですから混ざり合ってはいないのです。
温度を上げると均一層が出現するかもしれません。

表の中に載っている数値を全部載せます。
表に載っている数値は水とエタノールそれぞれのモル分率です。ヘキサンのモル分率は書かれていませんが合計が１になるということから求めることができます。
モル分率の数字は　水、エタノール、ヘキサンの順番です。
（１）、（２）、・・・は数値の書かれている行番号です。

ヘキサン層
（１）０．０２８５　０．００１５　（０．９７００）
（２）０．０２４９　０．０３１６　（０．９４３５）
（３）０．０５９３　０．２８４３　（０．６５５４）
（４）０．１５５６　０．４７０９　（０．３７３８）
（５）
（６）０．０６７０　０．６３３６　（０．２９９４）
（７）

　水層
（１）０．８０７７　０．１９１７　（０．０００６）
（２）０．６３７２　０．３５３１　（０．００９７）
（３）
（４）
（５）０．３７７８　０．５８８０　（０．０３４２）
（６）
（７）０．１０６２　０．７３２１　（０．１６０７）

水層の（７）を見ると水はエタノールの１／７、ヘキサンはエタノールの２／９です。エタノールに水とヘキサンが溶けている状態です。それでも２層分離しています。（５）では水はエタノールの２／３です。ヘキサンは水の１／１０ほどしかありませんから溶け込みが全く異なります。

ヘキサン層の（６）を見ると水はエタノールの１／１０、ヘキサンはエタノールの半分弱です。

これ以上のことは私には分かりません。

お礼

とても詳しい説明ありがとうございました。

回答No.1

linok

水2ml、ヘキサン2ml、エタノール12mlの3つの中でエタノールが水、ヘキサンより十分に多いので、エタノールが溶媒、水とヘキサンが溶質となり、エタノールに水とヘキサンが混和した状態になります。