水について 　【答　え】 ＝＝ 第1ページ ＝＝

質問・コメント　あれこれコーナー　　　　　1/25更新　　

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質問・コメントは吉野輝雄までyoshino@icu.ac.jpまで

（このコーナーは自然の化学的基礎NSIIIのクラスのために開いています）。

　

水についての一般的な質問

　

1. 海の水が青いのはなぜ？

全ての色の光を含む太陽光の中の赤外線と赤の光の一部が水を振動させるために使われます。すなわち、赤の光が吸収されてその補色である青の光が目に届くのです。

　

2. 海は塩辛いのになぜ川は塩辛くないのですか？

海には様々な塩（塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなど）が約3.5％溶解しています。これは、地球が出来てから45億年間に岩から溶けだしたものです。特に、原始地球では塩酸濃度が高かったために、岩から大量の成分が溶けだしたと考えられています。今でも雨で岩の表面や土の中の無機物（金属塩／ミネラル）が溶けだし川となっていますが、その濃度はとてもうすいので塩辛くありません。山の清水がおいしいのはミネラルがほどよく溶けていて冷たいからです。

　

3. 紅茶にレモンを入れると色が薄くなるのは化学変化ですか？

そうです。レモンの中に含まれるビタミンCが紅茶の成分であるタンニン（褐色の成分）を還元するためです。

　

4. ガソリンや都市ガスを燃やすと出るH2Oはどこにいくのですか？見たことがないのですが・・・

燃焼の直後は100℃以上の高温なのでH2Oは水蒸気ガスとして空気中に飛散していきます。寒い冬に車のマフラーから白い煙（湯気）が出ているところを見たことがありませんか？

　

5. アリストテレスが土は乾いていると考えたのはなぜですか？私は、土は湿っているというイメージが強いのですが・・・

「土」は固体（固まり）の象徴といった意味で使われていたからだと思います。燃えかすである灰や石、砂、鉄なども大部分が「土」から出来ていると考えられていました。確かに、地面の土には湿気が含まれていますが、乾けば土ほこりになりますね。

　

6.　水は46億年間循環し続けていて総量は変わらないということだが、水にも生死があるのではないか。つまり、水が水素と酸素に分かれるということもあると思うのですが。

H2OがH2とO2に分解するには大きなエネルギーを与えなければなりません。つまり、自然には起こらない反応なのです( エネルギーを外から加えないと起こらない反応）。逆に、水素H2がO2と結合すると（燃焼）、熱エネルギーを放出し、H2Oという安定な分子になります。これは自然に起こります ( エネルギーが安定化する方向への変化という意味です）。石油や紙が燃えるのと同じです。水はいわば燃えかす（灰と同じ）なので、水を水素と酸素に戻すにはエネルギーを外から加えるという条件が必要なのです。

水の電気分解はよく知られていますが、これは安定な水分子に電気エネルギーを与え、高いエネルギーを持った水素と酸素分子に変換する反応です。また、緑色植物が、光合成で水と二酸化炭素からブドウ糖と酸素をつくる反応も太陽エネルギーの供給を必要とします。光合成によってつくられる水の量は地球上の水の総量に比べるとほんのわずかに過ぎません。しかし、光合成は貴重な水の再利用システムであり、何よりも燃えかすである水と二酸化炭素から生命活動に必要な有機化合物を合成する価値ある反応と言えます。

　

7.　超純水は電気を通さないのはなぜですか？

超純水は、その名の通り不純物が溶けていない純粋な水で、ほとんどイオン化してない（電荷をもっていない）ので電気を通しません。しかし、そこに指を入れると電気が通じるという実験をVTRで見ました。それは、指に付いていた塩（塩化ナトリウムなどのイオン性物質）が溶けだしたためです。イオンとは、Na+とCl-のように電荷をもった物質です。イオン性物質は水の中ではイオンになって均一に溶けるため、周囲の水（H2O）もH+とOH-というイオンに分かれる割合が増え、電気を通じやすくなるのです。

　

８. カムチャッカ半島の火山と水とどんな関係があるのですか？

間歇泉（geyser）は火山地帯にだけ存在します。間歇泉は吹き上げる温泉なのです。これが答え（VTRを見せた意図です）。

岩の間からふっとう水が10m以上も舞い上がる様子を見て何を感じましたか？

私は、原始地球上の水もこのように地中から噴き出し、遂には今の海水量に達したのかナと想像しました。また、あの水は、46億年間地球の中に閉じこめられていて、今初めて地中に現れた水（生まれたばかりの水）とも想像しました。

＜しかし、これは間歇泉のメカニズムを調べると誤解に基づいた想像であることが分かりました。間歇泉には岩石の隙間に水がしみ込む特別な構造があるそうです。日本／北海道の間歇泉。＞

それにしても、あのように煮えたぎっているダイナミックな水の姿が自然の中に存在する事態が驚異ではありませんか？

　

９. 水は何でも取り込んでしまう性質があり、ガラスのコップでも溶かしてしまうとありましたが、どんな物質でも溶け出すのですか？

ガラスはケイ酸塩から成る固体です。石も同じ成分でできています。石の上に水滴が何１０年間も落ち続けと穴があくように、ガラスでも穴があくでしょう。一滴の水で溶ける量は極くわずかであっても長い時間をかけると溶けるのです。それは、石（ガラス）の形の変化で分かるはずです。水が石（ガラス）に衝突して砕かれてゆくとも考えられますが、水にケイ酸塩が溶けると考える方が自然です。因みに、山奥の清水がおいしいのは、そこにケイ酸塩が溶けていて爽やかな味に感じられるからだと説明されています。

　

　

＜化学史関係の質問＞

　

10.　”賢者の石”がきれいな水色で驚きました。鉄を銅にに変換する”賢者の石”とはどういう物質なのでしょう？

青いきれいな結晶は硫酸銅です。つぎのような化学反応の結果、鉄をイオンに変え、硫酸銅を形成している銅イオンが銅になります。

イオン化傾向の違いによって起こる反応です。

　　　　　　Cu2+ +　SO42-　+ Fe 　--------->　 Cu + 　Fe2+ + SO42-

　

11.　Alchemy （錬金術）はアラビアの化学が語源だということですが、それならばArchemy (Arabia)ではないですか？

確かにそうですね。どこかで間違えたまま用語として確定してしまったのだと思います。

　

12.　ラボアジェの燃焼実験で、水銀だけが, なぜ水銀灰を加熱すると水銀に戻るのかわからなかった。説明してください。

他の物質ではあり得ないことですか？

水銀灰=酸化水銀(HgO)の水銀原子と酸素原子の結合が弱いので、加熱する（外から熱エネルギーを与える）と結合が切れるのです。

他の金属では酸素との結合が強いので加熱しただけでは切れません。炭（炭素: C）と一緒に加熱すると炭素が酸素と結合して金属に戻ります。これが、錫（スズ：Sn）や亜鉛金属(Zn)の製法です。

　 2 ZnO 　　+　　　Ｃ　　--------＞　　　2 Zn　　　+　　　CO2

都市ガス（メタン：CH4）が燃える反応を考えると、

　CH4　　　+　　　2 O2 　--------＞　　　2 H2O　　　+　　　CO2

となりますので、灰が残りません。

紙を燃やした時は、灰が残りますが、完全燃焼しないため炭が残ったものです。炭は紙に戻りません。

灰は元の紙（Ｃ、Ｈ、Oから成る）から水素Hが失われたものなので、当然紙よりも軽くなります。金属灰は金属に酸素が結びついた物質なので元の金属よりも重くなるのです。

　

13.　ラボアジェが処刑された後も彼の考え方は否定されることなく継承されたのですか？

化学の著書として書き残され、今我々が学んだように継承されました。燃素説を唱える人々には衝撃的であったと思いますが、それなりの合理性があったのでラボアジェの考えにすぐに”改宗”した人は少なかったそうです。

ロス・グラシアス氷河, イグアスの滝の　ＶＴＲを観て、

　

14. 　氷河が青味がかって見えるのはなぜですか？

太陽光は様々な色の光（波長の異なる光）から成っています。全ての色の光が合わさると無色に見えます。青く見えるということは青色の光が目に入ってきていることを意味します。すなわち、太陽光が氷河を通過して人間の目に入るまでに他の色の光は吸収されてしまうのです。特に、青の補色である赤の光が大部分吸収されるためと説明できます。

＊色の三原色について　　補色について

　

15.　氷河の「前進、後退」とは何ですか？「氷河が活発な活動をする」とは？

「後退」とは、氷河が融けて少なくなることで、氷河の最前面が後退して削られた石地が現れてくる過程です。「前進」はその逆で、氷河が前進移動する過程をいいます。「氷河が活発な活動をする」とは、新たな積雪が氷河を成長させ大量の氷りが前進移動することです。

　

16.　氷河の音のメカニズムは？

ゴーゴーという低い音は、氷河が斜面を滑り落ちる時に下の地面／岩石を削っている音だと思います。ギーギーと軋むような音は、氷の固まりが下方に滑り落ちていく時に他の氷の固まりを押す時に出ている音だと思います。氷が隙間をずり落ちる音とも言えます。チョロチョロという静かな音は、融けた氷が流れ落ちる音です。どれも自然の音ですね。

　

17.　なんで海は凍らないのに氷河は凍っているのですか？

夏でも雪が残っている所がありますね。外気温が氷点を越えてもすぐには氷は融けないのです。実は、氷を融かすには、同量の水の温度を1℃上げるに必要な熱量の80倍もの熱量が必要です。とても融けにくいということです。

　

18.　氷河が重みで融けるとはどういうことですか？

氷の場合、圧力をかけると融点（氷点）が低くなります。つまり融けやすくなるのです。アイススケートの刃に体重がかかると、外気温が氷点下でも刃の直下の氷が融けて水が生じ、潤滑油のような役目をはたすのでスイスイ滑ることができるのです。

　

19.　氷河が崩れ落ちるのは地球温暖化と関係あるのですか？それとも昔からの繰り返しですか？

両方とも関係していると思います。上に述べたように、氷河は常に斜面を前進移動していますので、VTRで見たロス・グラシアス氷河のように先端が湖の場合には崩れ落ちます。温暖化はその速度を速めます。もしも現有の氷河が全部融けると海面の水位が上がり、陸地面積がかなり減少するでしょう。すなわち、海面下に沈む島も出、海岸地帯が水没することになります。

　

20.　イグアスの滝の水が白く見えたのはなぜですか？

水に大量の空気が混ざり、太陽光が乱反射しているからです。一般的に、物体が白く見えるのは太陽光を乱反射しているからなのです。

　

NHK「クイズ百点満点」番組（水特集）のVTRを観て

　

21. 浄水器で牛乳が透明になった。なぜ？
　牛乳の中の何か成分が失われたのか？

牛乳の成分はカゼインというタンパク質です。これを水に均一に分散するために（「ホモジナイズする」といいます）界面活性物質が働いています。カゼインは無色ですが、均一に分散すると光が乱反射して白く見えます。牛はそのような物質を生体内でつくれますので牛乳は白いのです。ところが浄水器を通すと、カゼインが取り除かれてしまい＜家庭でやると浄水器の中空子膜が詰まってダメになると言ってましたね＞、無色になるのだと思います（推測）。味は、水に溶けている成分によるので同じに感じられたのだ思いますが栄養価はほとんどないハズです。

　

22. ポカリスエットの濁りも消えて澄みますか？

あの濁りは水に完全に溶けない無機塩のためであると思います。ろ過機能があれば澄むでしょう。

　

23. 水をきれいにするために鯉を使うという映像がありましたが、どのようにしてキレイにするのですか？鯉の糞はどうなるんですか？どう考えてもキレイになる気がしない・・・・

　鯉が残飯（でんぷん）を食べてくれるからです。鯉にとっては餌となり、当然、糞を出しますが、その糞は他の生物、微生物の栄養になります。それが自然界の食物連鎖という生命体の存共栄（エコ）サイクルなのです。もちろん、食べきれない程の残飯が捨てられると食べ残しが出て、腐敗するでしょう。腐敗するということは微生物が食べ分解しているということですが、その結果、有害な分解物（腐敗物）がたまるとどぶ川になってしまいます。適量を自然界に出すよう注意すれば、自然の生態系が生きて働くのです。今問題になっている環境汚染はどこに問題の根があるのか考えてみて下さい。

　

24. 世界の人の１／３が充分な量の水を確保できないということですが、その理由は何ですか？どのような場所で確保できないのですか？雨量が極端に少ないからですか？

第４章「自然環境における水」のところで一緒に考えましょう。

　

・電子レンジについて

　電子レンジは、電磁波（マイクロ波）を照射して水分子の回転運動を起こさせて加熱する装置です。水を含む食品を加熱することができるのです。（マイクロ波の波長 は12.2cm、周波数は 2450MHz です。これは、水分子が最も効率よく回転運動する波長／周波数です。）

25. 私の母は、「電子レンジは体に悪い」とずっと言ってるのですが、本当ですか？

　もしもマイクロ波がレンジの外に漏れると体に悪い（危険）です。しかし、ドアを開けるとマイクロ波発生のスイッチが切れるように設計されているので、家電品として出回っている電子レンジはまず危険はないと思います。電子レンジののぞき窓に網目模様があると思いますが、あれがマイクロ波が漏れるのを防止しているようです。

かつて、びしょ濡れの猫を乾かすために電子レンジに入れたという“事件”がありました。体温が急激に上がり、目の角膜が破損して失明もし、遂に死んでしまったとしても当然のことです。想像するだけでもゾッとします。

　

26. 水を電子レンジで熱した時、水の性質は変わるのですか？普通に加熱したときとの違いは何ですか？

　変わりません。電子レンジではマイクロ波によって水分子の回転運動エネルギーを大きくし、ガスで加熱する場合には、燃焼によって生じた熱エネルギーがやかんを経て水分子に伝わり運動エネルギーが大きくなったなります。どちらでの手段でも温度が上がります。

　

27. 電子レンジにアルミフォイルを入れた時に出た光は何ですか？

　放電によって生じた光です。マイクロ波が金属に照射されると渦電流が生じ、放電します。

　

28. いつもアルミフォイルの弁当を電子レンジであたためているのに何も起こらない。なぜ？

　切り口の先を尖らせたアルミホイルを入れたので派手に放電したのですが、普通のアルミホイルでははっきりとは見えないと思います。しかし、弱い光が発しているハズです。放電の時に生じる熱でアルミニウム金属が小さな粒子になって飛散しているはずなので食品を包んで電子レンジにかけるのは良くないです。

　

29. ケーキを金属の型に入れて焼いています。なぜ金属なのに問題ないのですか？

調べてみます。→オーブン機能のついたレンジを使っているのではないですか？

　

30. 卵を電子レンジに入れていけないのはなぜですか？

　卵の殻で封じられた中で水分が温められ急激に膨張します。卵型は強度が大きいのでしばらくの間耐えますが、耐圧限度を越えた時に一気に殻が破れ、爆発的に内容物が飛び散るのです。内部の物がいわゆる爆発物でなくとも爆発します。爆破力は、固く閉じこめた容器が内圧に耐えられずに破れる時ほど大きくなるのです。

　

31. 電子レンジでサツマイモをふかしてもおいしくないのはなぜですか？

　サツマイモ内の水分だけが短い時間内で熱くなり細胞を破壊し柔らかくなるため、他の成分（でんぷん）がほぐれないまま食べるからだと思います。石焼き芋がおいしいのは、暖められた石から発する赤外線（熱線）が芋の芯まで行きわたり、でんぷんも他の成分（タンパク質）もほどよくほぐれ・分解して糖分が生じ、水分も適度に少なくなってて美味しく感じられると考えられます。（これは私の推測です）。

　

32. 普通になべで温めた時と電子レンジで温めた水を比べると、電子レンジで温めた水の方が速く冷めるような気がします。なぜですか？

　実験して本当かどうか確かめてください。

　

▲電子レンジのWeb-page: http://www.toshiba.co.jp/csqa/renji/index01.htm

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