考えてもわかんなくて……

質問

エタノールと水を混合させたとき、何故体積が減るのですか？
それと、熱が発生し、泡が出るのは何故なのでしょう？
教えてください。

回答No.3

rei00 · ベストアンサー

何故体積が減るかは，他の方の回答がありますので，熱の発生と泡の発生について回答します。まづ，chemistry さんの回答を前提にしますので，そちらをお読み下さい。

【熱の発生に関して】
chemistry さんの「エタノールの分子間力よりも水との水素結合の力の方が強いため、」が答えです。

一般に，弱い結合で２つのものがつながった状態は不安定な状態であり，その状態を維持するには多くのエネルギ－が必要です。逆に，強い結合でつながった状態は安定であり，状態の維持に必要なエネルギ－も少なくてすみます。

今，chemistry さんがお書きの様に，「エタノールの分子間力よりも水との水素結合の力の方が強い」ですから，エタノ－ルと水が混じる事は，弱いエタノ－ル同士の分子間力が，強い水との水素結合に変わる事を意味しています。

状態の維持に必要なエネルギ－で考えると，多くのエネルギ－を使っていた状態から，少ないエネルギ－ですむ状態に変わったわけです。つまり，水と混ざる事で，エネルギ－に余分（あまり）ができたわけです。

で，このできた余分のエネルギ－が熱として出てくるわけです。

【泡の発生に関して】
これは上記の熱の発生が原因です。普通に置いてある液体（今の場合は水やエタノ－ル）中には空気（気体）が溶け込んでいます。

気体は温度が高いほど液体に対する溶解度が低下します。つまり，気体として空中に出ていこうとします。

これを踏まえて，上記の混合による熱の発生を考えるとお分かりと思いますが・・・・・。そうです，溶けていた空気（気体）が熱の発生によって気体に戻ったわけです。

いかがでしょうか。

しかし，chemistry さんの，高校生とは思えない回答はお見事ですね。先が楽しみです。

お礼

ありがとうございました。
なんとなくというぐらいにしか分かっていなかったので、
とても参考になりました。やっぱり、勘違いもしていましたし……
本当に、助かりました。

回答No.2

chemistry

エタノールにはヒドロキシル基（－ＯＨ）という親水基がありますね。
ですから、エタノールを水に溶かしたとき、
このヒドロキシル基と水との間に水素結合が生じます。
そしてエタノールの分子間力よりも
水との水素結合の力の方が強いため、体積が減るのです。

体積が減るのはこういう理由です。
熱が発生して泡がでる理由は知りません。。。
ごめんなさいね。

お礼

ありがとうございました。
水素結合が関係していたとは……
それだけでも、とても参考になりました。

回答No.1

DASS

大豆１リットルと、ごま１リットルを混ぜると２リットルになると思いますか？
大豆は隙間だらけですよね。ごまは小さいですよね。
大豆の隙間にごまが入ってしまいますよね。
エタノールと水はどうでしょう？
どちらも液体で、ぎゅうぎゅうに詰まっているように見えますが、よくよく見れば、エタノールの分子の間には、水が入り込める隙間が空いているのです。

「なぜ熱を出すか？」でなく、「どうして熱が出るのか？」と考えてみたらどうでしょう？
そもそも、その熱はどこから生まれてくるのでしょうか？
『もともと持っていた』と考えるのが素直でしょう。
どんな物質でも、純粋な状態が一番エネルギーが小さいわけではないということです。
そして、「混ざる」という作用によって、より安定な状態が得られるとき、物質は余ったエネルギーを熱として放出するのです。
逆に、吸熱（冷却）される物質の組み合わせもあります。
iku33さんが学生さんなら、いろいろ調べてみましょう。

お礼

ありがとうございました。
大豆と、ごまのシュミレーションも、参考になりました。
また、調べてみたいと思います。