エタノール。

質問

エタノールを液体窒素で冷やすと、水飴のように粘性が大きくなりました。
これは、エタノールのどのような性質によるものですか？

教えて下さい。

回答No.1

marbleize · ベストアンサー

簡単に言うと液体は温度が下がると粘性が増すと言うことでしょう。

一般に温度が上がれば液体では粘性は減少し、気体では増加する。
温度が下がればその反対と考えて下さい。

また普通の液体では圧力とともに粘性率は増加しますが気体ではほとんど変化しません。

エタノールの場合、融点-114.5℃で粘度1.19×１０＾2g/cm・S（２０℃）ですから、
-209.9℃以下の液体窒素によって冷却されて粘性が増したと考えて下さい。

エタノールのどういう性質によるものか、と言うことで表現するならば、
エタノールの融点が低いからですね。

回答No.7

rei00

話がまとまりかけている所申し訳ありませんが，一つ marron さんにお尋ねしたいのですが。

ご質問のエタノ－ルを液体窒素で冷やすというのはどの程度まで冷やすのでしょうか。

私の経験では，－８０度程度まで冷やした場合でも粘性が大きくなり，これは冷やす→常温→冷やす→常温→・・・・と繰り返すにつれ程度がひどくなったように思います。

で，この場合の私が思ったことですが。エタノ－ル中の水あるいは冷却によって空中から吸収した水が凍っているのではないかという事です。

いかがでしょうか。関係ありませんか。

補足

私は先生が実験をしているのを見ただけなので、
ちょっと詳しくはわからないのですが、
先生は１度、完璧に凍らせてしまい、それは失敗、
再度、別のエタノールを冷やし、固まる前に取り出した感じでした。
だから、エタノールの凝固点より高いはずです。
（たぶん、水が凍っているわけではないと思います。）

回答No.6

inorganicchemist

ではエタノールとメタノールでは
「エタノールの方が大きいのでメタノールよりもアモルファスになりやすい」
と考えればよいのですね。

ありがとうございました。

回答No.5

38endoh

ちょっと難しい話になってしまいますが…。

一般論として，液体が凝固するときは過冷却状態を経るわけですが，過冷却状態から結晶構造を作るには分子の並進や回転が必要で，すなわち一定のポテンシャルエネルギーを越えなければいけません。

冷却速度が十分に速い場合，過冷却液体は構造再配列のポテンシャルエネルギーを越えられないまま，更にエネルギーを奪われ，とうとう凍結することになります。この凍結温度がいわゆるガラス転移温度です。

さて，ご質問の件ですが，冷却によってガラス状態をとるかどうかは，冷却速度と構造再配列のポテンシャルエネルギーに強く影響されます。そして，構造再配列のポテンシャルエネルギーは分子構造の複雑さ（単に大きさ，対称性など），取りうる結晶構造（多形の数など）に影響されると思います。

非常に大雑把に考えれば，「大きな分子や複雑な分子ほど，また急冷した時ほどガラス状態を取りやすい」という認識で良いかと思います。どの化合物が…，という物質各論については詳しい知識を持ち合わせておりませんので，ご了承下さい。

回答No.4

inorganicchemist

38endohさん。的確なご指摘ありがとうございます。
思いっきり恥をさらしてしまいました。しかも、自信アリで！

marronさんの元々の質問にも多少関連することかと思いますので、
恥をかきついでに教えていただきたいのですが。

同じアルコールでも、メタノールはドライアイスと組み合わせて
冷媒として用いますが、アモルファスは形成しないのでしょうか？　
また、化合物がアモルファスを形成するか、
というのはどのような性質で決定されるのでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.3

38endoh

エタノールは，急冷するとガラス状態（アモルファス固体）になります。その過程で水飴のような粘性の高い状態を経ますので，寒剤としては不適当です。

なお，このガラス状態のアルコールは，低温下での光学測定に用いられることがあります。

回答No.2

inorganicchemist

「水飴のように」ですか。

私の身近にあるもので比較的粘性率の高いもの、濃硫酸で27です。それでも、「水飴のように」とは感じません。エタノールの粘性率は-40℃で4.79です。
融点直前で、どれだけ粘性が増すかは分かりませんが、それでも濃硫酸の27
を越えることはないと思います。

おそらくエタノールに何かほかの物質がまざっていたのではないでしょうか。
純エタノールの性質としてはちょっと考えにくいです。