第3回

質問とコメント

• 凍らせ方によって同じ氷でも違った構造を持つということが分かった。室温で圧力をかけて作った氷もやっぱり冷たいんですか。
• 常温・高圧で作られた氷は冷たくないのですか？
  →相図の通りで、温度は室温のまま。
• Ihにおいて水素の位置というのは全て同じなのか？それとも水素の場所が異なるものもあるのか？ありそうな位置という意味もよく分からなかったのでお願いします。
  →Ihの図の小さい●が水素の位置だが、水素と酸素の数の比は２：１になっていない。水素は、●の全ての場所にあるのではなく、水素が無い●もあって、全体の数の比が２：１になっている。水素の抜け方は規則的ではなく、乱れている。
• 高校でH2Oを書くとき、H-O-Hのように直線上でないとかなり強く先生に言われて、そのときはどのくらい角度があるとか考えなかったけど、104.5度だと知って改めてちゃんとした理由を知れてよかった。授業の中での質問ではないのですが、最近テレビで水分子の大きさが小さい水というのが紹介されていて、せっかく今、水についての話を聞いていたので興味を持ちました。このようなことってあるんですか。あるとしたら理由も知りたいです。
  →講義では、分子の大きさと形は変わらないし、分子を作っている原子の大きさは、元素の種類ごとに決まっているという話をした。水分子の大きさが小さい水というのは嘘八百で、水分子の大きさは講義資料に書いた通り、半径が約1.4オングストロームの球で近似できるものである。 　むしろ、テレビがいかに平気で間違いを垂れ流していて、信じたらだまされるかということの方に気付いて欲しい。
• 圧力をかけることによって、水が常温でも固体になるということは初めて知りました。このことは実社会や産業で使用されているのでしょうか？
  →高圧氷が産業応用されたという話はきいたことがない。圧力を戻せば普通の水に戻ってしまうし、沢山作ることも難しい。
• 孤立電子対がいまいち理解できませんでした。ニュースで言葉に合わせていろいろな結晶の形に変化する水の話がありましたが、ありえませんよね？
  →酸素原子の原子番号は８、つまり電子を８個持つ。８個のうち２個はK殻に入るので、残りの６個がL殻に入る。この６個は、２個ずつペアになった電子対が２つ（つまり２×２で対になる電子は全部で４つ）、ペアになっていない電子２つである。電子対になっていない電子があると不安定である。水素原子は電子を１つ持っているので、ペアになっていない酸素の電子と一緒になって電子対を作ることができる。水素原子が２個やってくれば、酸素電子１個と一緒にペアを作ることになる。水になると、酸素のまわりには８個の電子、つまり４つの電子対が存在し、電子対のうち２つは水素原子と共有し、電子対の残りの２つは他の原子と共有されないままの孤立電子対となる。 　水結晶と言葉の話は、今日の最後に話をする。結晶の形は中谷宇吉郎の研究で決まりで、他の要素（言葉など）が入る余地はない。
• チンダル現象、高校の化学で習いましたが、雪でも使う（？）のは初めて知りました。また、水に優しい言葉をかけるときれいに、酷い言葉はきたなく、でも無関心だと一番きたない結晶になるそうですが、水分子の形に影響があるのですかね？化学の分野ではないような気がしますが……（汗）。
  →チンダル現象とチンダル像は全く別モノなので注意。 　結晶と言葉は関係がない。世間に出回っているのは単なるデマというか、巧妙に仕組まれたウソ。
• 水についていろいろ知ることができました。分子の構造によっていろいろな形になるのは知っていたけれど、分子という点から見れば、とてもすごい事であると思いました。分子はどのようにすれば見ることができるのですか？
  →小さいので、X線や中性子を使って存在を知るしかない。また、自由に動き回っていては形を捉えることはできないので、結晶にして動きを止めて測定する。日常的な感覚で「見る」のは無理。
• 講義内容とは関係ないかもしれませんが……水の透明度ってどうして違いが出るのですか。特に鍾乳洞の水はすごく透明ですがなぜですか。鍾乳洞の水も長い間保存するとリンが溶けて、きれいな水ではなくなってしまうのか。
  →透明に見えるということは、小さなバクテリアや藻や泥の粒などが無いということである。地面にしみこんでいく時にうまく濾過されて、その後、泥などが混じらない状態で流れてくれば透明度が高くなる。長期間保存したことで、保存条件によもるが、藻やバクテリアが増えたりすると濁ってしまうだろう。
• 室温の水と熱湯を冷凍庫に入れると熱湯の方が早く凍ると聞いたことがあるのですが、本当ですか。
  →わからない。やってみた人の話では、再現性よく湯を先に凍らせるのは難しいらしい。一方で、うまくいったという人もいる。この間の雪氷学会で、みんなで実験してどういう条件なら熱湯が先に凍るということが起きるのか、どんな理由でそうなるのか、調べませんか、という呼びかけがあった。
• 高校の時、コロイドの分野でチンダル現象を習いました。今回の講義ではチンダル像というものを習いました。同じチンダルという言葉が入っていますが、この「チンダル」とは何を意味するのですか？人物名ですか？
• 高校で”チンダル現象”というものを習った気がするのですが、”チンダル像”と関係ありますか？また、”チンダル”とはどういうものをいうのですか？
  →チンダル現象は、コロイドなどが分散した溶液が光を散乱する現象。チンダルは発見者の名前。
• 氷と同じように蒼鉛の合金も浮くと聞いたことがあるのですが、本当ですか？
  →ビスマスは固体になると体積が増加する。
• 雪の結晶の形成には、温度や湿度の他に気圧などは関係しないのか。
  →正確には、温度のみで決まる飽和水蒸気量があって、それ以上の水蒸気が含まれていてもすぐには凝縮（水滴になる）しないことがある。これを過飽和という。この過飽和の程度と気温で、雪結晶の成長の仕方が決まってくる。温度で決まる飽和水蒸気量を基準にして考えるので、気圧は直接関わってはこない。
• 氷の結晶構造のVやVIは嵌入ですか、それとも貫入ですか。雪の結晶とチンダル像が綺麗でした。
  →嵌入でしょう。
• 本当は、水とか氷のような自然に見ることができる物質の研究がしたかったのだが…自分の学科とは全く関係のないことを学んでいるような気がするのだが、将来、何か役立つでしょうか心配です。
  →氷ほど多彩でないとしても、他の多くの金属材料にはいろんな結晶相があったりするし、合金を作ると組成によって結晶構造が変わったりする。天然の材料を精製しなければならないことだってあるだろう。逆に、地学をやっている人達が、地球内部の高温高圧の環境で何がおきるかを実験室で再現するため、部屋にこもっていたりする。 　人生は長いので、どこで何が役立つかはわからない。私の個人的な経験では、学ばなかったことが後で必要になることの連続だった（学んだことは、必要になったとき意識せずに使っているのだろう）。 　私は理学部物理学科を出たが、趣味でやっていたプログラミングが実験装置やらデータ処理やらに役立ったし、研究職が無かった数年間の収入を得たし、職を得てからも研究会や学会開催時の受付やら連絡のシステム構築をする時に助かった。航空電子工学を教えていたこともある。水関係のインチキを批判していたら、企業に脅されて、嫌がらせの訴訟をされたり私から訴えたりということになった。数年前から法律の勉強にはまっていたこともあって、弁護士と楽しくやっているし、弁護士無しでの訴訟もやった（とっかかりは、みなさんと同じくらいの時に教養の講義の法学を履修したことだが、自分で再び学ぶまでに10年ほど間があった）。職を得たのは物理ではなく化学だった。 　けちなことは言わず、細かいことも気にせず、何であっても、知るチャンスがあるものは身につけておくことを薦めたい。
• 雪の結晶、ずいぶん違った形のものもあるんですね。日によって重い雪だったり軽い雪だったり、湿った雪だったりするのは、雪の結晶の形によって積もった時に積もり方というか…違うからですか？それとも無関係なんでしょうか。
  →ふわっと積もるか、湿気の多い雪が積もるかで重さは変わってくる。地上付近の気温等も影響するので、何が影響しているかを分けるのは難しい。
• 氷の結晶構造の違いで、氷が透明・不透明に見えたりしますか？
  →結晶構造の違いではなく、もう少し大きなスケールでの違いによって透明かどうかが決まる。たとえば、つぶつぶの寄せ集めのような感じで凍ると、１つ１つの粒の中の結晶構造が同じでも全体に白っぽく見える。空気の泡を閉じ込めたまま凍っても白っぽく見える。
• Å←この記号、初めて意味を知りました。nmより小さい単位ってことでよいのでしょうか？
  →nmの10分の1の単位です。
• VIIやVIIIの氷は、どのくらいの強度がありますか？
  →どれくらい力をかけたら歪むかとか、壊れるかといったことは良くわからない。手元の資料にも出ていなかった。誰かがやってるかもしれないが……。
• 氷の結晶で、雪は全部iHであるとあったが、これは自然の気圧が関係しているのでしょうか。地上や山頂で結晶構造が変わることはないのでしょうか。
  →山頂では気圧が低いが、それでもIhができる条件にあてはまっている。
• 水に沈む氷が作れる機械があったと思ったのですが、どういう仕組みなのでしょうか。
  →1GPaの圧力をかけるとなると、実験ではダイヤモンドアンビルセルを使う。金属板に小さな穴をあけて中に水を入れ、その穴を両側からダイヤモンドの平らにカットした面で押しつけてはさんで圧力を上げる。
• 雪の結晶は、自然でできるものは一つとして同じ形にはならない、ということは本当ですか。
  →本当。結晶の成長の仕方の細かい部分は確率で決まるので、同じ六角板でもどこかがわずかに違っている。
• 氷にもさまざまな形があるとわかりよかった。氷形成後にとんでもない圧力をかけるとどうなりますか。
  →プリントの相図で、Ihのどこかから横に線を引いて、何番目の氷になるか見ればよい。線で区分けされたところであれば、圧力に応じて結晶構造が変わる。
• ウチの冷蔵庫、今、巨大な霜が発生中です。
  →ウチはこの間数時間かけて霜取りしました。
• ガラスがなぜ光を通過させるのかという話がおもしろかったです。すりガラスをふくと凸凹が少しは無くなるから透明に見えていたことにはびっくりしました。そこで思ったのですが、ステンドグラスは凸凹があるのに光が通っているのはなぜなのですか。
  →凸凹があると、光がある程度は通るが真っ直ぐに通らないので向こう側がよく見えなくなる。すりガラスを窓に入れても、曲げられた光は届くので、昼間に部屋が真っ暗になるということはない。ステンドグラスでも、凸凹の程度によってどれだけ光が真っ直ぐ通るかが決まるから、平らなものよりはうまく通らないけどすりガラスよりは通りやすい（但し特定の波長）のでは。
• Gpa（ギガパスカル）なんて始めて聞きました。どれほどの圧力か気になりました。常温でできる氷なんて信じられませんでした。
  →普段生活している環境は1気圧=1013 hPa（ヘクトパスカル）。最初のプリントに書いたように、ヘクトは102だから、気圧は1.013×105Pa。ギガは109だから、1GPaは、1気圧の104倍。つまり、1万気圧程度ということになる。
• なぜ氷の基本的な形は六角形なのか。他の多角形にはならないのか。
  →水素結合の方向が限られているので、勝手な方向で結びつけないから、勝手な多角形になるのは無理。水分子数個程度だけなら、六角形ではない形になる場合がある。
• 氷の相図と結晶構造にすごく興味を持った。雪が全部「Ih」の構造と知り、おもしろいと思った。でもいろんな構造があり、難しそうだと感じた。あと、チンダル像を見てみたいと思った。
• 水がこんなにも複雑なモノだということが改めてわかった。この水の不思議な性質があってこそ今の私たちの生活があるのだと感激した！！科学はおもしろい！
• 氷と一言で言っても、圧力や温度によって構造が違うということをはじめて知った。このことにより、雪の結晶の形が異なるということもわかって、形がどうして異なるかと疑問に思っていたので解決できてよかった。
• 雪の結晶がこんなに形が違うものがあると知らなかった。条件を変えることで結果が変わるというのは単純に分かることだけど、新鮮な感じがした。
• 雪の結晶の種類は１つではないことは想像ついたけれど、六角形ではないものまでがあるとは想像つかなかったので驚いた。雪や結晶は深い。
• 高校で化学をやってきて、前回とその前の授業は正直言って簡単な内容でしたが、今回では専門的な内容で楽しめてよかったです。雪の結晶とはこんなに多かったのかということも驚きです。
• 雪の結晶の形が温度によって変わるとは知らなかった。私の地元は雪が降らないから。今年よくみてみようと思う。
• 今まで「氷＝冷たいもの」だと思っていたので、圧力によって氷になると知って驚いた。また、６という数字が対称性を持っていること、それから完全数でもあることを思い出して、不思議だけれども美しいなと感じた。
• 氷の結晶構造について図つきで説明してくれたので、とても興味深くおもしろかったです。高校のとき化学は苦手でしたが、もう一度しっかり化学を勉強したくなりました。
• 氷の結晶の複雑さとパターンの多さ、規則性の正しさに驚きました。
• 水蒸気から水になると雪の結晶ができるということがわかった。
• 雪の結晶の図を見て、スキー場で見たのを思い出しました。降ってくる雪もその時によって結晶の形が変わったりしていました。またコースの下と上でも形が変わってました。
• 室温でも氷ができるなんて驚いた。ぜひ見てみたい。ただの水だと思っていたけど、すごく奥が深いと思った。
• 水について温度によって状態が変わることを知っていたが、圧力が加わるちまた異なってくることを初めて知った。
• 雪の結晶にもいろいろ形がある事が分かった。チンダル像がかわいかった。
• d,e,fの雪の結晶を初めて見た。チンダル像がきれいだった。
• 「圧力をかけて作った氷は水よりも密度が高い」ということを聞き、水に浮かばない氷を見てみたいと思った。雪の結晶は、何故様々な形のものがあるのだろうと不思議に思っていたが、今回の授業で、作られ方・温度・湿度の違いによって様々な形の結晶ができるということを学び、理解することができた。
• 雪の結晶にもいろいろあるということがわかりました。私は一番オーソドックスなものしか知らなかったので、棒状になっている結晶などは初めて見て驚いた。
• 雪の結晶についての説明が面白かったです。
• 先生が水分子の形を体で表現してくれたので、とてもわかりやすかったです。
• 氷の結晶がそこまで深いとは思わなかった。
• 雪の結晶の形は温度によってかわることを初めて知りました！！
• 雪の結晶の形が温度によって決まってくるのが不思議に思った。
• 氷にいろいろな種類があることを知らなかったので興味深かったです。
• 氷に種類があるとは思わなかったです。
• 氷にはいくつかの結晶構造があることがはじめてわかった。
• 氷の結晶にもいろいろな種類があって驚いた。今日の授業も楽しかったです。
• 氷や雪にもいろいろな構造があるんですね。
• 水の状態図が高校以来だったのでなつかしかったです。
• 氷についてのところ聞けてよかったです。
• 結晶の形ってキレイですね。
• 水にはまだまだ有用な発見ができると思うので、科学者には頑張ってほしいです。
• たまに休憩を入れてみてはどうでしょうか。寝る人がへるかも……。
• 一人で何枚も出席カードを取ったり、今日来てない日との出席カードを書いていた人がいました。そういうのは絶対にやめてほしいと思います。
• 今日は難しかった。
• 特になし。（他１名）