イオンとイオンからなる物質の性質

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化学基礎実験＿実験NOTE

「動　画」実践記録

No.3　　　解説のみ

「表　題」

イオンとイオンからなる物質の性質

「目　的」

イオンからなる物質の固体と水溶液にした場合の粒子としての振る舞い、特に電圧をかけた場合に起こることについて考察する。

「概　説」

１．イオンが電気を導く：イオン結晶は、正負のイオンが電荷を[　中和　]するように規則正しく並んで構成されている。このイオン間の結合は強固であり、結晶内部でのイオンの動きは抑制されているため、結晶そのものは電気を通[　さない　]。しかし、水のような極性を持つ溶媒に溶解すると、イオンが自由に動き回り電気を導く[　電解　]質水溶液となる。材料のホットケーキミックスには、糖質の他にイオン性の物質(Na⁺,HCO₃^–,NH₄⁺,Cl^–など)もたくさん含まれているので、水に溶かすと電気を導くようになる。

２．生地の膨張：電気エネルギーが[　熱　]エネルギーに変換され、炭酸水素ナトリウムが熱[　分解　]して気体(二酸化炭素や水)が生成する。

2NaHCO₃  → Na₂CO₃ + H₂O + [　　　]↑

炭酸水素ナトリウム　炭酸ナトリウム　水

発生した気体が糖質の生地の中に留まることでふかふかした構造ができる。

３．水分が蒸発する：通電による発熱で糖質の生地が[　α　]化するとともに、次第に水分が失われイオン移動が鈍くなる。次第に、電流の流れが減ってうまい具合にスイッチが切れる。なお、水を蒸発させるための熱量は、次の熱化学方程式の通り100 ℃の水18 g(= 1 mol)を蒸発させるだけで41 kJものエネルギーを必要とする。

[　H₂O(液)　　]　=　[　H₂O(気)　 ]　– 41 kJ