第2回

純水は存在しない、とありましたが、どんなに技術が発達しても純水はできないのですか？
→理想的な「純水」は、水以外の何か別の分子１個が入っていることを検出できて、それを取り除くことができれば作ることができる。
今日の講義で、水素や酸素も完全に純粋にはできない、とありましたが、どういうことですか？何が混ざっているのですか？
→何が混ざっていたとしても、今手にしている分析方法の検出限界以下の濃度だと、何がどれだけ混ざっているか知る方法がない。だから、何ppt以下、という表示はできても、他の種類の分子数＝０、とは言えない。
水以外に固体が液体に浮かぶという性質を持つ物質はないのでしょうか。
→シリコン、ビスマス、ゲルマニウム、アンチモン、ガリウムなど。
完全な氷の結晶をつくれないから、雪の結晶はさまざまな形があるということですよね。
→それも形を変える原因の１つではあるだろうけど、氷の部分で完全に水分子が配置するということと、全体としてどちらに伸びていくかという話は別なので、それだけが原因とはいえない。
質問です。原子やその中の素粒子の動きは物理で研究されています。ならば化学の内容も物理で説明できるはず…。それなのに、なぜ「化学」という学問が今も存在するのですか？
→物質の種類がとても多いので、見通しよく性質を整理したり、取り扱ったりする知識体系が必要である。また素粒子がからんだ反応は、化学反応とはエネルギーが違うので、全部一緒にするよりは分けて考えた方が良い。高校までは「化学」で済んだけど、大学では「有機化学」「無機化学」などと分かれており、それぞれの教科書は電話帳のように厚い。物理がある程度使える部分は「物理化学」という分野になっている。分かれている、というよりも、物理と化学は連続的につながっているというイメージを持った方が良いのでは。
もし純粋な水で作れた完全な氷は、今作っている氷と融点などは変わってくるでしょうか。
→融点はおそらくほとんど変わらないだろうけど、結晶が完全（専門用語で単結晶、といいます）だと、融ける速さが違ってくるはず。
双極子モーメントがよく分かりませんでした。よろしかったらもう一度おしえてください。
双極子モーメントについて、分子の立体構造から説明してほしいです。
→どういう立体構造をとっても、１つの原子の回りの電子が他の原子に引っ張られるということがなければ、それぞれの原子のところで中性なので、双極子モーメントは出てこない。一方、HFのように、２原子しかない（立体ではない）分子でも、電子がF原子に引っ張られると双極子モーメントが出てくる。元々、電気双極子モーメントは、正と負の電荷が微小な距離離れて存在するものをいうので、電子の電荷の分布の中心と、原子核の電荷の分布の中心が、ずれた場合に出てくる。四塩化炭素のように、どちらにもずれていない場合は電気双極子モーメントが出てこない。
水は微量だが、物質を溶かすという事実に驚いた。また、幼い頃、コーラを飲むと骨がとけると親から聞いたことがあるが、それは事実なのかどうか不思議に思った。
→コーラが吸収されるときは、水分、糖分などそれぞれ物質ごとに吸収され、その後で血液に混じって体内を回る。コーラを飲むと骨がとけるというのは嘘である。
水の組成は重量比でH:O=1:6（現在の値とは違う）とありますが、本当は何対何なのですか。
→原子質量単位で表したHの質量とOの質量は、最初に配ったプリントに書いてある。Hが2個とＯが１個の時にＨとＯの重量の比がどうなるか、簡単な足し算でできるはず。易しい問題なので、少し考えてやってみてください。
人間が純水を飲むことが可能だったら、それは体に良いのですか？
→水は人体に必要なものだが、薬ではないので、体に良いとか悪いといったことはない。ただ単に必要なだけ。純水であれば安全とはいえる。
純粋な水や氷は存在しないということでしたが、じょうりゅう水は”水”の中には入らないのでしょうか。何も含まれていない純水が存在したとすれば、それを飲むとどうなるのですか。（体に害が出るとは考えにくいのですが）紀元前に水について述べている科学者（？）がいるにもかかわらず、水についてはそれから二千年以上なぞな存在だったおちうのはおどろきでした。
随分前になるのですが、テレビで純水についてやっていました。純水を飲み過ぎると人間の身体に悪影響を及ぼすと言っていたのですが、本当なのですか？もし悪影響をおよぼすならどんな事になるのでしょうか？授業とは関係ないのですが、前期の話です。時々、先生を学生食堂でおみかけしました。よく利用されているのですか？先生の洋服、ＦＢＩみたいでかっこいいです。肩にかけてる黒いものは何ですか？授業と関係なくてすみません。天羽先生の講義、楽しいです！来週の講義も楽しみにしています！！
→純水を飲んだら、口の中で唾液と混じって水溶液になり、飲み込んだら胃酸と混じる。既に胃の中では、普通の水を飲んだのとかわらない状態になっている。　学生食堂は安いしおいしいので良く利用している。私が下げている黒いポーチは、ICレコーダーとiPod Touchを入れている。iPod Touchのカレンダーや住所録やメモ帳とパソコンの内容同期させて使っている。つまり手帳代わりのPDA。
もし純粋な水が存在するなら、その水は硫酸のように溶かすと聞いたことがあるが、本当なのか？
→溶けたら何が起きるか考えれば、そんなことは無いだろうという結論になる。純粋な水を作れたとする→普通なら硫酸でしか溶けないものに触れさせる→ごく微量溶ける→水の方はすぐに薄い水溶液になってしまう、つまり純粋な水でなくなる→純粋な水が特別な性質を持っていたとしてもそれは失われている。
水についてなのですが、水はH2Oと書きますが、沸騰させる時に沸点100℃となるのですが、これは２つの原子からなり立っていてその２つの沸点の平均が100℃ということなのでしょうか？小・中・高校では水の沸点は100℃とあたりまえの常識のようになっていますが……疑問でなりません。（気圧の高い、低いで決まってくるとも言いますが…。）あとヘプタンはどうして双極子モーメントがゼロなのですか。
→水の電気分解をすると、室温よりやや高い程度（100℃よりはだいぶ低い）で、水素も酸素も気体（つまりとっくに沸騰している）のだから、純物質同士の沸点の平均でないことははっきりしている。ヘプタンはＣとＨのみからなる化合物だが、ＣとＨの電気陰性度は近い値なので結合しても電子の偏りができない。
ファン・デル・ワールス力がよく分からなかった。
→もともと電子の分布にかたよりが無い分子が、たまたま歪んだりして電子分布がかたよって、ちょっとだけ電荷が出てきて、電気的に引っ張り合う。なお、正の電荷と負の電荷はお互いに引っ張り合う性質があり、同じ符合の電荷は反発しあう。
純粋な水は存在しないと言われているのに、なぜ「純水」というのですか。
→測定した範囲で純水だから。
水に溶けやすい物質と溶けにくい（または溶けない）物質の違いは何なのでしょうか？
→分子レベルで見た場合、水分子を引きつける物質は溶けやすいが、引きつけない物質は溶けにくい。
水は微量なら何でも溶かすとおっしゃっていましたが、水にまったく溶けない物質というのはありますか？
→まったく溶けない、とは言えなくて、検出限界以下しか溶けない、という表現にしかならない。「溶解度」で調べればわかるはず。
異常水は具体的にどのようなものだったのですか。
→融点や沸点や粘性が違う、といったことが言われた。これは、この講義の後半で説明するので、その時に聞いて欲しい。
電子雲って何ですか？
→原子のまわりの電子の存在場所は、どこをどう動いているかを決められなくて、確率的にどのあたりに居そうだ、という予測しかできない。この予測した範囲を図であらわそうとすると、濃淡のある絵になる。電子のいそうな場所が広がっているので、この広がりをさして電子雲と呼んでいる。
電気陰性度とは何ですか？
-273℃まで温度を下げることは可能ですか？また、何を使って下げるのですか？-273℃まで下がると、分子の熱運動が止まって物質は存在できないと高校で聞いたのですが、どういうことですか？電気陰性度と電子親和力は同じものですか？
→絶対零度まで下げた実験はまだ無い。近い所までは下げているが、現状がどうなっているかは私にもわからないので「極低温」をキーワードにして調べてみて欲しい。熱運動が止まっても物質が無くなるわけではないので、その説明はおかしい。電気陰性度は化合物を作った時にどれだけ電子を引きつけるかという強さを表したもの、電子親和力は、電子を与えたり取り去ったりしたときに必要なエネルギー。
純粋な水がないことに驚いた。薬局に撃っている純粋な水と書いているのも実は嘘ということがわかった。
→理想的な意味で純粋な水は無いけど、普通は、きちんと管理された純粋製造装置で作った水を純水と呼んでいるので、嘘ではない。何を基準にしてどう呼ぶか、というだけの話。
水の研究史年表は、見ていておもしろいと思いました。紀元前から、水についての実験が行われていたのはすごいと思いました。純水が存在しないということは、学校の理科の実験などで使う純水は、ある程度純水ってことですか？
→その通りで、程度の問題。なお、水の研究者からみると、飲料水やミネラルウォーターは「薄い水溶液」である。
D2O（氷）をH2O（水）に入れると沈みますか？
→今日のプリントに掲載した表の中の、D2O氷の密度と、H2Oの密度を比較すればよい。密度の大きい方が下に沈む（液体が沈めば固体は浮くし、固体が沈めば液体は上にくる）。水の密度は最大でも1.0なので……。自分で答えを出せるはずです。
純水というものは存在しないという事実には正直びっくりさせられた。水という単純な物質でもこんなに研究する材料があるとは知らなかった。宇宙空間なら純水は作れるのではないでしょうか？
→「星間物質」について調べてみること。酸素と水素以外にもいろいろ漂っていることがわかるはず。
純水が純粋な水ではないということは意外だった。測定方法によって純粋さの定義が変わると言っていたが、どのあたりから純水でどのあたりから水なのかが気になった。
→不純物濃度や電気抵抗の測定値によって、純粋さのグレードが決まっている。工業で使うとなると、どのグレードの水で、といった規格が問題になる。フィルターを通したりして、純水製造装置で作ったものを純水と呼んでいるし、イオン交換して蒸留したものは蒸留水と呼んでいるが、純水ということもある。
えんぴつのしんからダイヤモンドはつくれますか
→大部分が炭素ならできそう。ただし温度は1600℃から3000℃くらい、圧力が50kbarから80kbarくらい。
H-O-Hの角度は、てっきり１つに定まるかと思っていた。しかし、今考えれば、いろいろな力が作用するので１つには定まらないのも納得できる。他にH2Oの特異性がよくわかるような授業だった。
→この変形は程度問題で、水分子の結合角はほとんど一定で、仮に拡大して見ることができたとしても目に見えるような大きな変形はない。微妙にずれる程度である。定まった形のまま、小さく振動しているというイメージに近い。
マイナス、空気イオンに関連した話ですが、最近流行のプラズマイオンクラスターは電気的引力でゴミを集めるということですが、①空気中のゴミを集める力があるのか②そもそも本当にイオンが出ているのか③ラジカルな分子が体に悪影響を及ぼさないのか、気になります。先日、山本化学工業がガンに聞くバイオラバー（水泳水着の）で、摘発されたニュースがあり、それを支持する論文もあったようなので結論は保留しますが、私達が日常で物質から出る電磁波（宇宙線以外）を視覚で見たり、確かめる方法はあるのでしょうか。
→放電していればイオンはできる。イオンを空気中に流すと、静電気の防止には役立つことが知られているので、静電気によってゴミが付着することを押さえることでゴミを集める効果はありそう。バイオラバーについては、関連論文があるなら、掲載雑誌、掲載年、ページについての情報があるはず、そうでないなら、論文があるという話自体がデマかもしれない。また、人では試していないというオチかもしれない。論文の中身まで確認しないと何ともいえない。電磁波については、赤外線ならサーモグラフや赤外線ビューアーなど見る機械がある。紫外線やX線は蛍光物質に当たると光るので、光そのものが見えなくても、光がやってきたことはわかる。
水に関して、必ず微量の不純物が混ざるとありましたが、その不純物の主なものは何になるのでしょうか。微生物のようなものや、単純にほこりのようなものか、または何かしらの分子のようなものなのでしょうか。
→純水を作る時は、フィルターを通すとか蒸留するといった工程が必ず入るので、微生物は入れないし、サイズのおおきな埃も除かれる。ナノメートルサイズ以下の粒子や分子のはず。何が入るかは、原水の状態や製造装置によって違ってくるだろうから、何とも言えない。
○紙オムツなどに使われる凄まじい吸水力の素材を見たことがあるのですが、何故明らかに自身より体積のある水を吸収することができるのでしょうか。
→水を含んだ時とそうでない時で構造を変えて相転移することが知られている。「ゲルの体積相転移」で調べれば詳しい説明が出ているはず。ナメクジのねばねばも同じ原理で広がっている。
純粋な水は存在しないと聞いて驚いた。純粋と思っていた水を考え直すきっかけとなった。山の水やミネラルウォーターなどは水道水と比べてどちらの方が体に良いのですか。
→体に良いかどうかという問いには意味がない。どちらが安全か、という問いであれば意味がある。水道水とミネラルウォーターは水質基準が決まっているから、きちんと製造されていれば安全。山の水は、いつでどこでもも安全とはいえない。
水には多く知らないことがることが分かった。とても深いものだと思った。
「水」について深く学ぶ機会がなかなかないのでおもしろかったです。
水の特異性の話で、H2OとH2Sの結晶構造の図で、隙間など違いが確認できた。また、H2Oの場合は結合の方向が規制されているのはおもしろいと思った。
水の科学史のところなどは知らなかったが、高校の化学のところは分かりやすかった。
今まで普通に考えていた水というものが実際はとても奥が深いものだと思いました。昔の人達が発見した事柄は、今は書かれている事だから正しいと思うが、その時代にそれを納得させるにはどのくらいのお金と時間がかかるのだろうと思い、何もない所から考えるというのはそれだけ大変なんだと思いました。
前回より、発展した内容でおもしろかったです。”純水”と言われれば、言われるままに信じていたので、本当の”純水”はありえないことに驚きました。氷の実験も機会があればやってみたいです。
高校で習ったことなので、なつかしく感じました。
現在、当たり前のように使用している水ですが、水というものをはるか大昔から考えられてきていることを知り、これからの水の見方が少し変わった。
高校では、化学を習ったが、H2OとH2Sの構造の違いについて知らなかったので勉強になった。
水が不溶性の物質を生み出すということが長い間信じられていたことに驚いた。また、すりガラスの仕組みや、水ぶきしたときに透明になることを不思議に思っていたので、今回それが知ることができて良かった。
水の歴史がこんなに長いものだと知って驚きました。水というものはあたりまえだと思っていたけれど、深い物質であると思いました。
18世紀頃まで水から土をつくるといった実験をやっていたのは驚きでした。ラヴォアジェが発見したことは今としてはあたり前のことのように感じるけれど、当時としてはものすごいことだったんだろうなと思いました。
当たり前だと思っていた水の性質が珍しい性質であることに驚いた。
水の研究が何百年も続いてきて今もまだ続いているということで、ただ単に水といってもその存在は奥深いものなななと思いました。1951年の人工雪の生成で作り方によって雪の形が変わるという実験はおもしろいなと思いました。
水溶液について、とても興味を持った。水の温度が４℃になることは、初めて知ったが、とてもおもしろいと思った。
小学校の時、アルコール温度計がなぜ水じゃいけないのか知った時の懐かしい記憶が甦りました。楽しかったです。
水のみについてこれほど詳しく学んだことがなかったのでとても興味深かったです。
水とか深く考えると難しいと思いました。
氷や硫化水素の結晶構造は、とても興味深かったです。
牛乳の白さがタンパク分子だというのにはおどろいた。身近なところに存在する化学に興味をもてた。
水の科学史がとてもおもしろかったです。また、実験が気になったので今度実際にやってみたいと思います。
高校まで化学などを学んできたが、双極子モーメントについては初めて知った。実験が好きなので、温度が４℃になる実験をぜひやってみたい。
牛乳、すりガラスの例によって、コロイドの性質が身近に感じられた。
一口に水と言っても、科学の面から見るととても広がりますね。
高校の時とちがう視点で化学を見ることができてしんせんだった。
牛乳が白く見えるのは、たんぱく質がある程度大きなかたまりになっているというのはおもしろかった。実験もかんたんにできそうだから、できたらやってみたい。
水素結合がおもしろかった。
今の化学も説きがたてば変わっていく可能性があるっていうのが、すごいです。
話のスピードも心地いい速さで、理論もとてもわかりやすかった。ぼくは、化学選択なので、興味をそそるような新しい知識や話、深い化学の話もききたい。しかし、今は、まだ基本の時間なので、最後の方に、核融合や加速についても話してほしい。
プリントばかり見て、下を向いていると眠くなるので、何かアクションを起こさせることがあると助かります。
こんなに学生のコメントに対して熱心に答えて下さる方に初めてお会いしました。プリントにして頂けると、同じ講義を受けた他の人がどんな風に疑問に感じたのか知れて、面白いです。当たり前だと思っていることが、実は最近知られたことだったり、意外なことが多かったです。
みんなの感想がみれるのが楽しかったし、とても勉強になった。水は奥が深いと思いました。身近だけど実は不思議な物質だと思います。
今回の内容も前回のように高校で学んだことが多かったのですが、自分が知らないこともたくさんあったのでおもしろかったです。
今日の講義の内容は難しくてほとんど理解できなかった。これからの授業にもついていけるか心配だ。
先生の名字はすごいキレイな名字ですね！初めて会いました。どこのご出身なんですか？
→元々は淡路島の洲本。瀬戸内の方に分布しているらしい。

パーソナルツール

第2回