砂糖水の蒸発について教えてください

質問

中学生の算数の問題で、砂糖水が蒸発した後の濃度を問う問題があるのですが、一度溶けたはずなのに、なぜ水だけが蒸発するのかと、子供に聞かれました。
　問題文が、”水が蒸発”とか、”水分が蒸発”と書いてなかったので、溶けたまま蒸発するものと思った様です。言われてみると、自分自身何でだろうと…。どんな溶液でも同じなんだろうか？
　蒸発の仕組みについて、分かりやすい説明をお願いします。

回答No.3

kagakusuki · ベストアンサー

溶けて砂糖水になっても砂糖と水が混じり合っているだけであり、砂糖と水が化学変化を起こして結びついて全く別の物質に変わってしまっている訳ではありません。
　砂糖も水も混じりあっているだけで、別の物質に変わっている訳ではないので、それぞれが元々持っている性質の一部は残っています。
　質問者様もご存じの通り、水は蒸発するのに対し、砂糖は蒸発しません(加熱すると分解します)。
　分子は熱運動をしており、蒸発という現象は液体の中の分子が熱運動によって液体の外に飛び出して気体分子となって行く現象の事です。
　分子の質量は分子の種類によって異なっており、同じ熱エネルギーを持っている場合であっても、質量が大きい分子の速度は遅く、液中から飛び出し難いのに対し、質量が小さい分子は速度が速く、液中から飛び出しやすくなります。
　水の分子量は18.0であるのに対し、砂糖の主な成分であるスクロースの分子量は342.3ですから、スクロース分子は水分子の19倍も重い事になります。
　水分子よりも重い分子量32.0の酸素の沸点が－183℃であるように、蒸発のしやすさは分子の運動速度だけで決まる訳ではなく、分子同士が引き合う力の強さも関係して来るのですが、砂糖と水の場合は分子の質量の違いによる影響が大きく、砂糖分子のほうは蒸発して気体になる事がないため、水だけが蒸発する事になる訳です。

お礼

大変丁寧で詳しい解説、しかも迅速なご回答有り難うございました。白い砂糖が溶けて透明に変わると、別の物質に変化したかの様に見えますね。
　私自身、恥ずかしながら、蒸発する際に分解し、水蒸気になるものと思ってました。
解説の後半は、中学生には少し難しいかも知れませんが、頑張って説明します。
　本当に助かりました。

回答No.2

maiko0333

砂糖と水に分かれて分布しています（既出のとおり）
熱すると水が先に蒸発（気体に変化）します。

水がすべてなくなると砂糖が出てきます。
そのまま熱すると砂糖も蒸発します。

お礼

有り難うございました。
なるほど、砂糖も蒸発するんですね。てっきり、黒焦げに炭化するものと思ってました。

回答No.1

tzd78886

分子レベルで言えば、水と砂糖が結びついているわけではなく、水の中に砂糖の分子が漂っているにすぎないからです。

お礼

シンプルで分かりやすい解説、有り難うございました。