UA-119493607-1 なかなか混ざりにくい水溶液 | らくらく理科教室
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濃度や温度の違う溶液は、なかなか混ざり­にくいという現象を確認します。

「動 画」少し振り混ぜてもなかなか混ざらない。境界線があるように見える。

実験プリント版

「実験タイトル」濃度が違うと混ざりにくい溶液

「サブタイトル」濃、度うなってるの?

「キーワード」 溶液と濃度 電解質 イオン 熱運動 拡散

「準備物」100 mL  ビーカー 食紅 100 mL  三角フラスコ 25 %食塩水50 mL  駒込ピペット

「操作手順」WEB非公開

「画 像」滴下すると一瞬まざりそうな感じになるが、すぐに境界が見えてくる。

 

「注意事項」

  1. 水は1滴ずつ、滴下していく。様子をデジカメで撮影すると良い。
  2. 加熱はゆっくり行うこと。

「解 説」

1.混ざり合うようで混ざらない:海流の暖流や寒流がぶつかるところを上方から観察すると、それぞれの海水は互いに混ざりにくく、境目がはっきり見えるといいます。また、アイスコーヒーを飲まずに放っておくと、氷が溶けてできた水は、上部にたまっているだけでなかなか混ざりません。これらは、濃度の違う溶液が混ざり­にくいということを表しています。しかし、溶液の温度が高まると、次第に混ざり合っていきます。当たり前の現象のようですが、濃度と温度と溶け易さの関係は、複雑な要素も多く、単純には読み解くことができません。さて、食紅溶液を水に滴下した場合ですが、次第に色素が広がっていき、最終的には均一な色水となります。これは、拡散という現象で、水に溶けた物質(粒子)が自由に動き回り、溶液の隅々にまで行き渡ろうとするものです。温度に応じた粒子の動きを熱運動といいますが、溶液の温度が高いと拡散の速度が大きくなるのは、激しい熱運動をする粒子の割合が増加するからです。一般的に、温める方が、物が溶けやすくなるということは体験的に理解しやすい現象ではあります。

2.溶質と溶媒の複雑な相互作用:食塩の溶けている水に、別の水に調整した色素を混ぜようとすると、拡散の速度がかなり低下します。これは、塩化ナトリウムなどのイオン性の結晶が水に溶けて安定した水和イオンを形成しているためです。例えば、正電荷を持つナトリウムイオンの場合であれば、極性分子である水分子の負に分極した部分(酸素原子側)を引きつけるため、一定量の水分子が束縛されるのです。結果として、色素の拡散に利用できる水量が相対的に減少し、その速度が低下すると考えられるのです。また、アイスコーヒーの上の氷が解けてできた水の例ですが、拡散の意味からは、コーヒー成分と混じり合いそうなものですが、糖分が溶け込んでいる溶液には色素はもちろん、氷が解けて生成した水さえも…

…省略…

「確認演習」

  1. 食紅を水に加えると次第に食紅の色が広がっていく。この現象について解説しなさい。
  2. 食塩の成分は、水に溶解してどのような状態になっていると考えられるか、図説しなさい。
  3. アイスコーヒーの氷が解けてできた水は、なかなか混ざらないで、そのままカップの上部にたまった状態になる。その理由を考えなさい。
  4. 加熱すると溶液が均一化していく。その理由を答えなさい。

◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対にしないで下さい。詳細は、次の3書(管理者の単著作物)でも扱っているものがありますので参考になさってください。


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