平成12年5月16日

小テスト＆基本調査

裏面を使用してよい。

専攻名［　　　　　　　　　　　　　］番号［　　　　　　　　　　　　　　　］　氏名［　　　　　　　　　　　　　　　　　　］

1. 表面電位について説明せよ。

（略）

2. 導体と絶縁体の電位の違いについて述べよ。

（略）

3.　静電的反発力を数値化するときの基礎式は何か、知っていることを述べよ。

（略）

4. 酸性の硫化水素泉が臭い理由を物理化学的に説明せよ。

酸性硫黄泉が臭いわけを考察する。

(1) H₂S (gas状) ⇔ H₂S (溶解した、以下このH₂Sを指す) 溶解平衡

(2) H₂S ⇔ HS^- + H⁺

(3) HS^- ⇔ S^2- + H⁺

酸性になると、水素イオンが多くなるので、(3)式,(2)式の平衡は、左へずれる。そうすると、(1)式の右辺が多くなるので、やはり左にずれる。結果的に匂いのある硫化水素ガスが発生する、というわけである。

5. 温泉には、硫黄泉や硫酸塩泉などがある。硫黄の酸化との関係から説明せよ。

硫黄イオンの酸化について考える。熱水が鉱石に触れて温泉水になった直後は、M(金属)Sの形の金属硫化物が溶けている。このうち、硫黄イオンS^2-は空気に触れると酸化する。これを酸化数を使って表記すると、

S^-2→ S⁰→ S⁺²→ S⁺⁴→ S⁺⁶

のように、右に行くほど酸化数が増えていく。実際のイオンに当てはめると次のようになる。

S^2-→ S⁰→ SO₂^2-→ SO₃^2-→ SO₄^2-

となり、左から、硫黄イオン、単体硫黄、次亜硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸イオン、の順である。火山性の温泉の近くで単体硫黄が多く採取されるのは、水中に混ざっていた硫黄イオンが急速に冷える段階で、酸化を受けるためであろう。一方、温泉成分で、硫酸イオンなどが含まれている温泉は、時間が経過している温泉で、肌には優しいと言えよう。

6. あ、極楽極楽。温泉のあとは、ビールを飲んで、と。いや、清酒でもいいや。

　というわけで、これらに共通する、物理化学的現象はいかに？　思いつくままに書きましょう！

温泉とビールに共通するのは、コロイドである。

温泉には、硫黄や難溶性塩のコロイドが含まれていることが多く、それが湯ノ花となって、沈殿する。一方、ビールも漉したとはいえ、かなりのコロイドを含み、それらが炭酸ガス発生の中心になっていることもある。

詳しくは、温泉の化学　を見て下さい。