同じ条件で凍ったり凍らなかったりするのはなぜ？

質問

同じ物質の水溶液を、複数の同じプラスチック製サンプルチューブまたはガラス製サンプル瓶に同量ずつ入れて、冷凍庫（－２０℃）に入れて保存しています。冷凍庫中で置いてある位置もほとんど同じなのに、あるものは完全に凍っており、あるものはまったく液体のままであったりします。なぜでしょう？

回答No.3

asuca · ベストアンサー

＞完全に凍っていたサンプルを一度解凍して、キャップを開けずにまた冷凍庫に入れて凍らないこともあるんです。

物が凍る過程には、いったん少数の分子が正しい形になると微小結晶ができ、それが種となってそれに別の分子がすぐに寄り集まる。この連続で凍っていくんですが、
一旦凍っていたものでもこの一番最初の「少数の分子が正しい形になると微小結晶ができる」の元となる物が作用しなかったら華麗局となり凍らないことも考えられます。

先の回答での「不純物」と言うのは、微小結晶をおこす元となる物がある場合のことを言いました。

参考URLが参考になるかもしれません。

参考URL：

http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/phys/crys/melting.html

お礼

たびたび解説いただき、ありがとうございました。
私のアタマでは完全には理解できないものの、大筋では納得しました。
今までもやもや不思議に思っていたものが、ちょっとすっきりしました。

回答No.5

nozomi500

同じ冷凍庫で過冷却になったり、凍ってしまうのがあったり、という差があるならば、モーターや扉の振動が伝わる場所かどうか、の違いが考えられます。あと、他のものを入れていたら、出し入れで振動が加わるか。

過冷却でも、ちょっとの振動をきっかけに凍りますから。

お礼

ありがとうございました。
振動がきっかけで凍ることがあるとはオドロキです。
勉強になりました。

回答No.4

frank

私もasucaさんの過冷却現象だと思います
たぶん-20℃のその条件がその溶液の過冷却現象の凍るか凍らないかの境目なんでしょう
-20℃で、ほんのちょっとした条件の違いで（混ざり具合や分量など）凍るか凍らないかが決まるのでしょう

お礼

ありがとうございました。
凍るか凍らないかというところは微妙なものなのですね。

回答No.2

noname#861

おそらくそれぞれの濃度が違うのでしょう。
凝固点降下度はその溶液の質量モル濃度(mol/kg)に比例します。
つまり濃度の大きい水溶液ほど凝固点が下がって、凍りにくくなるということです。

補足

この場合、それはありえません。元は同じところからただ単に分注して保存しているものなのです。

回答No.1

asuca

それは過冷却現象が起こっているのではないでしょうか？

過冷却というのは液体の温度がその物質の凝固点に近づくが、しかしながらその分子は結晶格子にうまく合うように配合しなくて乱雑な運動が続き、その結果、液体の温度は凝固点以下に下がる、という現象です。

不純物の有無など色々な条件が重なって起こります。

補足

なるほど、ありがとうございます。
ところで、その色々な条件というものをもうちょっと教えていただけませんでしょうか。。。
完全に凍っていたサンプルを一度解凍して、キャップを開けずにまた冷凍庫に入れて凍らないこともあるんです。サンプル瓶中の不純物など化学的な条件は変わらないはずだと思うのですが。