この食塩水からならHClとNaOHが取り出せる？

質問

先程の質問(食塩水のCl－とNa＋はどのくらい離れてる？)で、

『25mプールに入った超純水(不純物0)に、塩化ナトリウム一分子だけが入った状況』では、塩化ナトリウム一分子が水中で電離し、その結果水中で自由に動けるようになったNa＋とCl－の両イオンが偶然に25mも離れることも有り得ると回答を頂きました。

ということは、『25mプールの超純水に、塩化ナトリウム一分子が入った状況』では、水中で塩化ナトリウムが電離してNa＋とCl－が自由に動けるようになり25mも離れることも有るとするなら、それだけの距離を離れるのならば、Na＋は水酸化ナトリウム一分子として取り出せるはずであり、Cl－は塩酸一分子として取り出すことができるはずだと思うのですが、上記の条件ならそれは可能でしょうか？？

※もちろん、『コップに入った飽和食塩水』という状況から、Na＋は水酸化ナトリウムとして、Cl－は塩酸として取り出すことは絶対に不可能だと思いますが。

回答No.2

okormazd · ベストアンサー

前にどういう回答があったか、よく見ていないが、25mプールの純水にNaCl「分子」1個入れて解離したとき、それぞれのイオンが25mも離れることがあり得るということだが、確率的には考えられても、その確率はほとんど0で、そんなに離れることは、現実としては「全くない」でしょう。

正負のイオンにはクーロン力が働きますが、電荷のゆらぎ等によって、斥力も引力も働きます。したがって、イオン間の距離によって、ポテンシャルエネルギーが変わります。確率的には、ポテンシャルエネルギーが極小位置付近にイオンが分布することになります。
このポテンシャルエネルギーは、簡易的には、「レナード・ジョーンズ」式で示されますが、これを水中のNa+、Cl-イオンに適用して計算すれば、r=4.6A゜程度にしかならない。この付近に分布するということです。

http://soudan1.biglobe.ne.jp/qa6446679.html

クーロン力に打ち勝って、25mも離す力は何なのでしょう。せいぜい水分子の分極か熱運動しかないが、ほかのイオンか、荷電でもなければ無理じゃないでしょうか。

NaOHとして取り出すのは困難でしょう。

回答No.4

okormazd

#2です。

まず、クーロン力(この場合+と-の電荷が引き合っている) が働いているというのは、ゴムひもで結ばれた状態です。これを引き離すには、ゴムひもを切らなければなりません。その力がどこにあるかという問題です。
水分子の熱運動では、たとえば花粉のブラウン運動のように時間がたてば遠くに移動しますが、これは花粉になんの力も働いていない場合です。ゴムひもで結ばれている粒子に不均等に水分子が当たって、いくらか伸び縮みはするとしてもこの粒子が遠くに離れることはないでしょう。クーロン力というゴムひもを切る力はない。
水分子の分極によって荷電が偏るとしてもせいぜい水素結合を形成するほどの力です。
また、Na+やCl-が水の電離したH+(H3O+)やOH-で遮蔽されて、ゆるくHClやNaOHが形成されるとしても、Na+―Cl-はセットです。そうでなければ中和反応なんてないことになるんじゃないですか。

だから、質問者の期待するようにはならない。

なお、補足の、

rはイオン間の距離で、A゜はオングストロームのつもりで10^(-10)[m]の単位で、1A゜は1[m]の1/10000の1/10000の1/100
です。
#3の回答のように4.6A゜というのは短すぎのように思いますが、違っていたとしてもせいぜい10^(-9)[m]程度のオーダーで、1[m]よりははるかに小さい。

どこかに考えに誤りがあるかもしれないが、その節はご容赦を。

お礼

ご回答ありがとうございます！

水に溶けて電離した塩化ナトリウムは、水中でNa＋とCl－に分かれて自由にバラバラになったとしても、それでも＋と－の電荷で互いに引力が働いていて、ある一定の距離以上は水の分極や熱運動が働いたとしても離れないだろうということなのですね、勉強になりました。

単位はオングストロームということなのですね、ナノメートルだとすると0.46ナノメートルくらいNa＋とCl－が離れるということなのですね。

回答No.3

okormazd

#2です。
http://soudan1.biglobe.ne.jp/qa6446679.html
の質問をもとに回答したもので、

「r=4.6A゜程度」
の
単位か桁が違っているかもしれません。

精査はしませんが、いずれにしても[m]オーダーには絶対なりません。

お礼

ご回答ありがとうございます！

つまり、水分子の分極や熱運動などが偶然にかさなり、25m離れることは確率の世界の話しとして有り得たとしても、現実的には、『r＝4.6A゜』という値以上はCl－とNa＋が離れることはないということなのですね。

補足

つまり,たとえどんなに広大なプールに塩化ナトリウム一分子を入れたとしても、水分子の分極や熱運動が働かない場合は『r＝4.6A゜』という値以上はNa＋とCl－が離れることはないということなのでしょうか？？

あと、『r』や『A゜』という記号はそれぞれ何を意味するのでしょうか？

『r＝4.6A゜』というのは、ミリメートルやナノメートルに換算するとどのくらいなのでしょうか？

回答No.1

tir70

>25mプールに入った超純水(不純物0)に、塩化ナトリウム一分子だけが入った状況』

きっと，質問主さんも冗談半分でしょうから，こちらも冗談半分に対応します．プールを1.2×25×15mとすると，水の量は450m^3．そこにNa+とCl-を1個入れたとすると，その濃度は，3.7e-30 mol/L．現実問題，塩化ナトリウム濃度がそんなに低い超純水をプール一杯分用意できません．たとえ，精製したての純水が良かったとしても，空気中からのコンタミ，容器からのコンタミにより，Na+, Cl-の濃度はその数値をはるかに上回ります．

そういう現実問題を脇に置いて，理想的な条件を思考実験の上で考えるのであれば，ありえるという言い方はできると思いますが．