融解曲線（水）について

質問

融解曲線では
1.境界線が右下がり
2.境界線が右上がり
の二つがあり、水は1.を、その他多くの物質は2.をとっているそうです。その理由を説明した文に、
「水は液体より固体のほうが密度が小さいため、圧力を大きくすると、固体から液体への変化が起きる為、融解曲線は1.のような曲線になる。」
とあります。2.も同じように条件を反対にした説明がありました。
何を言っているのか良く分かりませんでした・・・。特に圧力を大きくすると、のくだりです。どなたか分かりやすく説明してください。お願いします。

回答No.1

mmmma · ベストアンサー

融解曲線は横軸は温度、縦軸は圧力として融点をプロットしたものです。

さて一般的に物質は存在する条件で最も安定な構造をとっています。つまり水は常温常圧で液状であることが最も安定するということになります。

ここで圧力を上げた場合、最も安定な状態とは最も体積が小さい状態ということになります。一般的な物質では液体よりも固体のほうが密度が大きい（体積が小さい）ので高い温度でも高圧にすると固体になる、つまり融解曲線が右上がりになるのです。

しかし水については固体（氷）のほうが液体よりも密度が小さい（体積が大きい）ため、圧力を上げるとたとえ０℃より低くなっても、体積を小さくするために液体になる、つまり融解曲線が右下がりになるのです。

水の場合氷のほうが体積が大きくなるのは分子の形状と強い水素結合力のため分子間に隙間の開いた形で結晶を作るからです。

お礼

回答ありがとうございました！凄く分かりやすかったです。なるほど、安定な形がそれぞれ違う結果なのですねえ。勉強になります。