平成
10年4月28日小テスト＆基本調査
裏面を使用してよい。
番号［ ］ 氏名［ ］
１．緑茶と牛乳で酷似した物理化学現象はなにか。その現象を化学的に説明せよ。
2. コロイド粒子間に働くのは、どういう力か、説明せよ。
3. 雨が降った後、道ばたには泥水ができている。泥水の中の大きな粒子はやがて沈降するが、小さな粒子はいつまで浮遊していて、濁っている。濾過することなく、透明な水を得るにはどうしたら、いいか。また、それはどういう理由によるのか、説明せよ。
4. 書道で使う墨汁は、炭の分散液、コロイド溶液である。なぜ、水と仲の悪い炭が分散しているのだろうか。物理化学的に説明せよ。
＜解答例＞
平成10年4月28日
小テスト＆基本調査
裏面を使用してよい。
番号［ ］ 氏名［ ］
１．緑茶と牛乳で酷似した物理化学現象はなにか。その現象を化学的に説明せよ。
（略）
2. コロイド粒子間に働くのは、どういう力か、説明せよ。
静電的反発力とvan der Waals引力である。この２つの力の合力が引力なら、凝集・沈殿し、反発力になれば、分散するというものである。（詳細は省略）
3. 雨が降った後、道ばたには泥水ができている。泥水の中の大きな粒子はやがて沈降するが、小さな粒子はいつまで浮遊していて、濁っている。濾過することなく、透明な水を得るにはどうしたら、いいか。また、それはどういう理由によるのか、説明せよ。
凝析を使う。粒子の周りには、表面電荷があって、酸化物粒子だと、大抵、負電荷を帯びている。粒子が分散している理由は、この電荷による、反発力であり、この電荷を小さくしてしまえば、van der Waals引力により、凝集するものと考えられる。
この表面電位は、水溶液中で、粒子が離れると小さくなり、やがて、無限遠では、０電位となる。この表面電荷の厚みを、電気二重層の厚さと呼んでいるが、それは、溶液の電解質の種類や、濃度に依存する。すなわち、電解質の種類で、１価のイオンよりも、２価、３価と多価イオンになるほど、また、濃度が濃くなるほど、厚さは小さくなる。このため、粒子は互いの反発力を越えて、くっつくほどの距離に近づくことが可能となって、凝集、沈殿を起こす。
なお、van der Waals力は、距離の６乗の逆数に比例するほど、近距離で大きくなる力である。ただし、粒子のような剛体の場合は、分子−分子を剛体−剛体に積分することが必要であり、粒子−粒子間に働く、van der Waals力は、距離の２乗の逆数に比例するということになる。これについては、５／２６の講義で教える。
4. 書道で使う墨汁は、炭の分散液、コロイド溶液である。なぜ、水と仲の悪い炭が分散しているのだろうか。物理化学的に説明せよ。
炭が水に分散しにくいのは、バーベキューのとき、水たまりに炭を入れてみるとわかると思う。墨汁や硯石に墨をするときの墨には、あらかじめ、にかわ というものが入っている。これは、炭の廻りに吸着して、炭を疎水性から親水性に変えるものである。これは、洗濯などにおいて、よごれ（油分）が界面活性剤により、水中に分散するのと同じである。
つまり、我々は、上記、電気的反発力と違う種類の力の存在である、疎水性相互作用を実感する。