第3回

講義内容

• 水の科学史（タレス「万物の根源は水である」から、水素、酸素の発見、水分子の発見、シミュレーションの進歩から高圧氷の結晶相の発見まで）
• 純水とは
• 水の同位体と諸性質
• 水分子間の相互作用
• 水素結合
• 氷の構造 （水の研究史年表を示して、いろんな構造の氷が発見されてきたという話）

第３回の内容に関する質問とコメント

• D2Oって何ですか？
• D218Oって何ですか？
• 酸素の同位体について詳しく知りたい。
• 表5.2はなぜH2OとD2Oを比較してるんですか。そもそもD216Oが何なのかがわかりません。
  →全部水。Ｈの原子核は陽子１個で、周りに電子が１個ある。Ｄの原子核は陽子１個と中性子１個ででいていて、周りに電子が１個ある。どちらも水素だが、Ｄを重水素と呼んでいる。一方、酸素の同位体の呼び名に特別なものはない。自然に存在する酸素のほとんどは16O（酸素16）であり、わずかに18O（酸素18）が存在する。
• 半減期って何ですか？
  →放射性元素は自然に放射線を出す性質を放射能という。放射性元素は放っておくと放射線を出して別の元素に変わっていき、最後に安定な（＝もう放射線を出さない）元素に変わる。放射能の強さが半分になるまでの時間を半減期という。
• 3Hと15Oは人工ということですか？
  →両方とも人工的に作る。3Hの半減期は12.3年。15Oの半減期は２分。
• 16O2、1H2と結合することは高校で学びました。では、16O17Oや1H2Hなどと結合することはあるんですか。
  →ある。
• ファンデルワールス力も電荷の偏りによって生じるということでいいんですか？
• ファンデルワールス力＝分子間力ではないのか？
  →厳密に言うと、それだけではない。van der Waals力は、誘起・配向・分散の三種類の力を全部ひっくるめたもので、分子同士の距離の６乗に反比例する。水素結合は、van der Waals力よりも約一桁強いが、共有結合よりは約１桁弱いが、分子間力の１種である。
• 臨界温度・臨界圧力とは何なのでしょうか？
  →普通は気体と液体の区別ははっきりしているのだが、水の温度と圧力を上げていくと、気体でも液体でもない状態になる（密度が液体の三分の１程度で均一な状態）。これを超臨界状態といい、超臨界になる温度と圧力を臨界温度・臨界圧力という。
• 米沢の研究室で超臨界水を使った研究をしていたのですが、超臨界水は具体的にどんなことに使えるんですか？
  →流動性が高まったり洗浄力が上がったり化学反応を促進したりといった効果がある。反応しにくい物質の分解や、植物から薬剤の原料となる物質を抽出したりすることに用いられている。
• 普段、何気なく生活してる中で科学が多く存在しているということを、今日の講義でも知ることができました。純粋な水は存在しない、という事実には驚かされました。市販の”純水”は何をもって”純水”とするのでしょうか。この講義で多くの知識を身につけたいです。
• 純水には何も含まれてないと思っていた。
• 『100%の水は作れない』という事でしたが、もしあったとして飲んだとしたら普通の生活水との違いはわかるのだろうか？我々は『水』のない生活を何日続けられるのだろう。水は体に取り入れられるだけでなく、様々な生活の場で利用されているので、世界共通、どんな動植物にとっても必要不可欠な物であると思った。
  →不純物が「検出されない」ことで純水とみなすしかない。検出されない＝今の技術では少なすぎてわからない、であって、存在しないということではない。味の違いは微妙。ただ、普段使っている水道水と実験用の純水では、あきらかに味が違う。
• マイナスイオンは滝の下などに多く存在すると聞きますが、そもそもマイナスイオンはどのようにしてできるのですか？
  →水蒸気ができるときに普通に出来ているらしい。摩擦でも水滴は帯電するし、自然放射線で電離して電荷を持つこともある。
• 以前から疑問に思っていたのですが、水は温かい物が植えに、冷たいものが下に行きますよね？水は０℃で氷になるのですが、どうして湖では温度が高い筈の上部だけが凍って下は凍らないのでしょう？
  →密度が４℃で最大になるから。水を冷やしていくと、全体が４℃になるまでは、４℃になった部分がどんどん底に溜まって上の方の温度が高いが、全体が４℃以下になると、４℃以下に冷やされた部分が上に溜まって、上から凍る。
• 数年前、清涼飲料水のCMで『人は運動すると（弱）酸性が強くなる。だからアク○リ○ス（ポカ○スウェッ○？）の（弱）アルカリ性で中和しよう』と言っていましたが、実際その清涼飲料水は（弱）酸性の間違いでは？
  →昨日、ポカリスエットを生協で買って、pHを測定したら3.6だった。なお、ヒトに限らず生物には「恒常性の維持」という機能があって、体内のpHは大体一定に保たれている。
• 波長より小さいと物が見えないということをはじめて知った。面白かった。
  →この場合の見えない＝形がわからない、ということ。物質の存在自体がわからないということではない。
• 水のリサイクルはできるのですか。
  →状況次第で可能。
• 化学を勉強すると周りのものが全部原子に見えますか
  →どっちかというと原子よりも「分子」でなないかと。化学は物質を扱うのが主な内容である。
• ある掲示板に熱い氷は作れるのかと質問であったのですが、これは可能なんですか。先生は２ちゃんねるは利用するのですか。
  →作れる。ただし冷凍庫で作るのとは違う構造の氷になる。本日の講義でやる。（注：このQ&Aは、講義した日の出席カードをとりまとめて次週のプリントに掲載しているので、ここでの本日は第４回の講義のことである）
  ２ちゃんねるも見るが、ニュース関係以外はあまり見ない。
• ボイルの、針金を無機酸で処理すると水素が発生するとはどういうことですか？
  →例えば塩酸を入れた場合だとFe+2HCl→FeCl2 + H2↑となって水素ガスが発生する。
• よくワインやウイスキーの年代物は良いと言いますが、成分としてえはどのように過ｗるのでしょう？あと新幹線の通販「Train Shop」にてキーホルダーのような金属を若いワインに少し浸して味を熟成させるというものがあるのですが、短時間で出来るものなのでしょうか？
  →かなりマユツバ。「熟成」の定義が難しい。味に効くのは微量な成分の組み合わせだが、全部わかっているわけでもない。キーホルダーは、何か効果があるとしたらその金属から何か溶け出している可能性があるが、素性のわからない金属が溶けたものを飲むのはちょっと怖い。
• 私はいつもマイナスイオンが出るドライヤーを使っています。何となく髪がさらさらになった気がするんですが、マイナスイオンって何なのでしょうか？
  →ドライヤーなら、中で電圧をかけて放電してつっくっているはず。空気分子や微小な水滴がイオンになったものではないか。
• 「身の回りのあやしいもの」の「あやしい」とはどういうことですか。
  →科学っぽい説明がついていたり、いかにも科学で解明済みのような雰囲気が漂っているが実はデタラメ・インチキ・明らかな間違いであるようなもの。健康グッズにこの手のものが多い。
• 今日は少しだけど水について学べて良かったです。
• 水が特別な存在なのがよくわかった。
• 水にもいくつも種類があるとわかった。
• 一つのことに対して高校とは違い深く教えてもらえるのでとても興味が沸いた。
• 科学者たちのさまざまな物の見方、考えもつかない照明実験にはいつも驚かされる。この考え方を私も学びたい。
• 高校の化学でなぜだろうと思ったことが何となくわかってきた気がした。
• 難しかったけど、プリントを読んでいると面白かったです。
• 改めて、水の性質について考えることができた。高校での化学がだいぶ劣化しているので、復習をしっかりしたい。
• 本当に純水な水は存在しないなど、高校までの知っていたことがいろいろくつがえされていくので面白いです。
• たかが水。されど水。水だけでもかつてこんなに研究され、異常水という世界を混乱に導く出来事まで起こっていたなんて知らなかった。世の中身近にあるものほどわからないことが多いんだなあ…。
• 次回の講義も楽しみにしています。
• 質問、意見の説明が講義中にきちんとされていて良かった。水の様々な面を知ることができた。
• 水について詳しく知れてよかった。人間にとって一番身近にあって必要な水だけど、意外に何も知ってないことに気づいた。理解しようとすることが大切だと思った。
• 今日の話は難しく、少し理解できない部分がありました。しっかり復習したいと思います。
• 水の研究が昔から時間をかけて少しずつ進んできたことを知り驚いた。水について何か実験をしてみたいと思った。
• 氷の結晶の話がとても印象的だった。また、水の相互作用について幅広くわかっておもしろかった。
• 高校で何となく見たり聞いたりしたようなことも色々ありましたが、より深く説明されている部分もあり、新鮮で面白かったです。氷の結晶は全て同じ構造だたと思っていました。
• 面白かったです。図がよかった。
• 今日授業でした水について、今ではもう常識となっているものでもそれらを証明するにはとてつもない時間がかあることを知りました。また、日常使っている水がこんなにも置くが深い物だったのだと言うことも知り得ることができて良かったです。
• 普段とても身近で生活に欠かせない存在となっている水に様々な歴史や作用があるということが大変興味深かったです。
• 水について詳しくなった気がする。
  →気のせいじゃないと思いたいです……。
• 圧力により氷の構造が変わるというのを知り驚きました。次回の話が楽しみです。
• 前回の講義に対するコメントで、たくさんの人たちが化学的な事に興味があるようで驚いた。私も日常的なものも化学的視点で見てみようと思う。
• 沸点・融点が異常に高い点や固体になった際体積が大きくなるのが面白い。
• 一言に水と言っても、とても奧が深いものだということを知った。完全な氷の結晶が作れないということに驚いた。
• 毎日使っている水がこんなに興味深い物質だと知って驚きました。身近な物ほど調べると面白いのではないかと思いました。
• 誤字が少し気になった。
  →気をつけるけどなくすのは難しいかも。