水油混ざらない 4

水と油ではこのような性質の違いがあるため、水と油をいっしょに入れてただかき回すだけでは、決して混ざり合わないのです。なお、油が上で水が下になって分離するのは、油の密度が水の密度よりも小さい、つまり、油が水よりも軽いためです。, なお、洗剤などに含まれる界面活性剤という物質を使うと、水と油を混ぜ合わせることができます。, 水分子と油の分子は、それぞれが同じ分子同志で引き合う力によって集まっているので、混ざらないのです。, 通常、（同種であれ異種であれ）それぞれの分子の間には「分子間引力（ファンデルワールス力）」という力が働いており、少しでも表面積が少なくなるように集まろうとする性質を持っています。水と油はなぜ混ざらないのか. 水と油が混ざらない理由は表面張力の差にあるといいましたが、その差を生んでいるのは水分子同士の結合の特徴にあります。水分子は、水素原子（H）が2つと酸素原子（O）が1つでできています。今回は、水と油が混ざらない理由を実験し、どうやれば混ざるのかなどを調べてみましょう。身近な現象を題材にした理科の自由研究になりますので、小学生から中学生のお子さんにもぴったりです。, 水も油も、それぞれを分解していくと分子になります。水は水分子同士、油は油分子同士がお互いに引き寄せ合って集まっているのです。この引き寄せ合う力が「表面張力」です。表面張力が同じ程度の力を持つ液体同士の場合は、混ざりやすいという特徴があります。反対にいえば、表面張力の力に大きな差があると混ざらないということです。実際に水と油の表面張力の力を調べると、水の表面張力の方がとても大きいことがわかります。, 水と油が混ざらない理由は表面張力の差にあるといいましたが、その差を生んでいるのは水分子同士の結合の特徴にあります。水分子は、水素原子（H）が2つと酸素原子（O）が1つでできています。水分子そのままでは水の状態になれませんから、お互いの水分子同士が結合する必要があります。分子同士が結合するための方法にはさまざまな種類がありますが、水の場合には電気の力で結合し合います。磁石を例にあげると、プラスとマイナスは引き合ってくっつきますが、同じことが水分子にも起こっています。具体的には、酸素原子がプラスで水素原子がマイナスの電気を帯びていて、それぞれが引き合って結合しているのです。これを「水素結合」と呼び、結合の種類の中でも強い結合をしている状態です。また、水が凍ると体積が増えてペットボトルなどの容器が膨張したり水道管が破裂したりするのも水素結合のためです。水の状態のときには水分子が自由に動きすき間が小さかったのが、凍ることによってすき間が空いたままになってしまい、体積が増えてしまうのです。, では、水と油を混ぜ合わせる方法はないのかというと、あります。その例として身近なものをあげると、石鹸です。油がついて汚れたお皿や衣服を石鹸で洗うと油が落ちますが、これは石鹸の成分によって水と油が混ざることで汚れが落ちているのです。石鹸は水と結合しやすい「親水基」と、油と結合しやすい「親油基」の両方の成分をあわせ持っています。水と油と石鹸が混ざることによって、石鹸の親油基の成分は油と混ざり、親水基の成分が水と混ざります。そうして、水と油が混ざるのです。こうした現象を、「乳化」と呼び、石鹸のような役割をする物質を「界面活性剤」と呼びます。つまり、水と油を混ぜるには、乳化させるための界面活性剤を混ぜればよいということなのです。, ・実験の目的水と油だけでは本来混ざることはありませんが、界面活性剤の役割を持つ石鹸を混ぜることによって乳化して混ざるかを確認します。・実験方法材料　・コップ2個　・水　・油　・割りばし　・石鹸少量手順　1．水と油をそれぞれコップの1/3量ずつ入れる　2．油を入れたコップに水を入れ割りばしでかき混ぜる　3．水と油が混ざっていないことを確認したら石鹸を入れる　4．割りばしでしばらくかき混ぜながら様子を観察する・結果水は白っぽく濁っていき、最後にはとろみのついた液体になりました。・考察かき混ぜるうちに石鹸が水と油それぞれと結びつき、乳化現象が起こったことがわかりました。乳化した液体は白っぽくなり、とろみもついてきます。調べて見ると、卵とお酢を混ぜてマヨネーズができるのも卵に含まれる成分が界面活性剤の役割をして乳化現象を起こしていることがわかりました。, ・実験の目的本来お酢と油は混ざりませんが、卵を入れることによってマヨネーズのように乳化して混ざるかを確認します。・実験方法材料　・コップ　・油　・お酢　・卵黄　・割りばし手順　1．お酢と油をそれぞれコップの1/3量ずつ入れる　2．油を入れたコップにお酢を入れ割りばしでかき混ぜる　3．お酢と油が混ざっていないことを確認したら卵黄を入れる　4．割りばしでしばらくかき混ぜながら様子を観察する・結果お酢と油は混ざり合って乳化しました。・考察お酢と油は卵黄を入れることによって乳化しました。卵黄を入れてからすぐに乳化するのではなく、しばらくかき混ぜているうちに乳化することから、水と油が混ざるときは徐々に分子が引き合うのでしょう。調べて見ると、実際にマヨネーズを作る際には、一気に材料を混ぜても乳化せず、卵黄と酢を混ぜたものに少しずつ油を入れて混ぜる必要があることがわかりました。, 表面張力の強さの違いによって、水と油は混ざり合いませんが、界面活性剤を混ぜれば混ざり合って乳化することがわかりました。界面活性剤は、洗剤や化粧品などの工業製品だけに入っているのではなく、卵や牛乳などの食品にも含まれています。日頃何気なく食べている食品が、乳化現象を利用して作られているとわかって料理も科学なのだと感じました。, 動画を再生するには、videoタグをサポートしたブラウザが必要です。推奨ブラウザはこちらをご覧ください。, ・実験の目的水と油の混ざり方を確認します。・実験方法材料　・コップ2個　・水　・油　・食紅　・ストロー　・割りばし手順　1．水と油をそれぞれコップの1/3量ずつ入れる　2．わかりやすいように水に食紅で色をつける　3．色をつけた水を油の中にストローで数滴落とし、様子を観察する　4．割りばしで油をかき混ぜ、しばらくするとどうなるのか様子を確認する・結果水は油と混ざらずに下の方に沈みました。割りばしで混ぜると、水は小さな水滴となって油全体に浮かんでいましたが、時間が経つと徐々に底の方に沈んで大きな水滴になりました。・考察水と油は混ざることがなく、水は油よりも重いため下の方に沈むことがわかりました。かき混ぜると、一瞬混ざったように見えますが、よく見ると水滴が小さくなっただけであることがわかりました。水と油は、引き合うことがなく、お互いの分子同士としかくっつかないためです。, 水と油は、結合の強さや種類によって表面張力の力が大きく異なることから、本来は混ざり合いません。ところが、界面活性剤を用いることで乳化現象が起き、混ざり合うことができます。界面活性剤のこうした力は、洗剤や化粧品、医薬品など以外にも、食品にも幅広く利用されています。材料もご家庭にあるもので用意できるので、思い立ったらすぐに始めることができますし、もし失敗しても何回でもやり直しがしやすいのもポイントです。今回は、卵黄を使って乳化現象を確認しましたが、ご家庭にある調味料を使ってどの調味料なら乳化現象が起きるかを確認してみるのも面白いかもしれません。ぜひ、夏休みの自由研究のテーマにしてみませんか。, Copyright (C) BANDAI CO.,LTD 2015 ALL RIGHTS RESERVED, 【セブン－イレブンのマルチコピー機でラクチンに自由研究をまとめちゃおう！＜PR>】. 水がものを溶かすときには、水分子の極性にもとづく静電的な作用が大きな働きをします。水によく溶けるものは無機塩のように水中で電荷のあるイオンになるものとか、有機物であればＯＨやＮＨのような極性のある部分（極性基）が分子に多く含まれるもの──例えば砂糖など──です。界面活性と乳化のはたらき」を実施し、1～6年生までの小学生とその保護者計約60名が参加されました。通常、水と油は混 … 2019年6月29日、江東区・東川小学校にて発明・発見教室「水と油は混ざらない!? Online ISSN : 2424-1830 Print ISSN : 0386-2151 ISSN-L : 0386-2151 また微粒子同士では反発する力が働いており、微粒子が集まることはありません。, このように界面活性剤を仲立ちにすることで、油滴を水中に、あるいは水滴を油中に分散させるかたちで水と油を混ぜることができます。界面活性剤の分子は水と親和性がある極性基（親水基）と、油と親和性がある親油基の両方があります。理詰めで勉強しても面白くないですよね。身近な例を使って楽しく化学を学びましょう。, 「電気泳動」とは何か？原理や利用方法を医学部研究室の実験助手が5分でわかりやすく解説. 界面活性と乳化のはたらき」を実施し、1～６年生までの小学生とその保護者計約60名が参加されました。, 通常、水と油は混ざりません。しかし、「よくかき混ぜる」などの工程を加えると、混ざり合います。この状態を「乳化」と呼びます。しかし時間を置くと、再び水と油に分離してしまいます。乳化した状態を保つために、乳化剤または界面活性剤という物質が活用されるのです。油は疎水基が大きいので、水と混ざらない。グリセリンは炭素鎖が短く、アルコール基が1分子あたり3つ付いているので、そこそこ水と混ざります。油は一方でアセトン、ベンゼンといった有機溶媒に溶けます。有機溶媒は基本、疎水基からできています。私の場合、油が浮いているフライパンを洗う際に、スポンジを使うかどうかを一度考えます。, 結果、なるべく手洗いで目立った油をすすぎ落としてから、洗剤を直接フライパンの上に引いて水で洗い流し、最終的にスポンジで洗うという戦略を取っています。, 本記事では、初めに水と油が混じり合わない理由を紹介し、具体例として油成分でコーティングされたウルシやハゼノキ、ナンキンハゼの種を植える際の注意点についてご紹介していきます。, 「空気」の密度は約0.0012(g/c㎥)であり「水」の密度は1.0(g/c㎥)です。, この密度の差が大きければ大きいほど、一度水に沈めた場合に、浮き上がってくる速度が大きくなります。, 例えば、お酒のアルコールの原料である「エタノール」の密度は、約0.8(g/c㎥)ですが、分離することはなく、水とエタノールは混ざります。, 例えば、プラス(＋)とマイナス(−)が引き合うことは、皆さんご存知であると思います。, 電子も磁石と同じように、(＋/−)であると引き合い、(＋/＋)や(−/−)であると反発します。, 「水」と「油」も、一つ一つの分子の集合体であり、一つ一つの分子は電子を持っています。, しかし、まずここで水分子は「極性分子」であり、油分子は「無極性分子」であることを覚えてください。, 「電気陰性度」の説明は今回は省略しますが、電子を引っ張る力の強さの序列は以下の順序になります。, このように、H(水素原子)が最も電子を引っ張る力が弱く、反対にF(フッ素原子)が最も電子を引っ張る力が強いことになります。, この結果、上の「電気陰性度」序列を参考に、電子を引っ張る力が強いO(酸素原子)が、最も電子を引っ張る力が弱いH(水素原子)の電子をほとんど奪っているという構図になります。, その結果「H-O-H」の分子構造は「H(＋)-O(−)-H(＋)」という「電子の偏り」が生まれます。, なぜなら、H(水素原子)の立場からすると、電子がを奪われ「電子が欲しい(足りていない)」という状況になっているためです。, その結果、プラス(＋)のH(水素原子)は、隣分子のマイナス(−)であるO(酸素原子)の電子にくっつきに行きます。, ※ポイント1:「H(＋)-O(−)-H(＋)」の一つの水分子は「共有結合」によって「H2O(水分子)」を形成している。, ※ポイント2:「水素結合」は、例えば「水分子A」のH(水素原子)プラス(＋)と、隣り合う「水分子B」のO(酸素原子)マイナス(−)が引き合っている状態です。, このように「水」はたくさんの水分子が、磁石のようにプラス(＋)とマイナス(−)で強力に引き合っている状態と言えます。, このように、H(水素原子)とC(炭素原子)の電子を引っ張る力はほとんど変わらず、わずかにC(炭素原子)が強いという状況になります。, 「無極性分子」は、プラス(＋)とマイナス(−)も無い状態なので、油の分子が漂っている状況をイメージして頂けると分かりやすいと思います。, 少し詳しく解説しますと、油が「ドロドロっと」まとまっている(固まっている)のは「ファンデルワールス力」によるものであります。, 「ファンデルワールス力」についての説明は今回省略しますが、簡単に言いますと、瞬間的にプラス(＋)とマイナス(−)に「電子の偏り」が生まれ、隣の分子同士で瞬間的にプラス(＋)とマイナス(−)で引っ張り合う状況を指します。, その電子は、約1000 km/秒のとてつもない速さで、原子内を無秩序に動き回っています。, 例えば、約1000 km/秒で無秩序に動く電子が、ある瞬間右側に集まってしまった場合を想定してます。, すると反対側(左側)は、電子が足りていない状況、つまり先程の水分子で言うプラス(＋)の状況となり、電子が足りていない「電子が欲しい」という状況になります。, この瞬間的な「電子の偏り」で、隣の油分子同士が引き合う力のことを「ファンデルワールス力」と呼びます。, さらに、水分子の「水素結合」と油分子の「ファンデルワールス力」の引き合う力の差は、以下になります。, 油分子の「ファンデルワールス力」に比べ、非常に強い水分子同士の「水素結合」により、水分子が強力な力で集結し、油分子が弾かれるといった状況が生まれます。, また、先述の「エタノール」は水と同じく「極性分子」であり、プラス(＋)とマイナス(−)で水分子と引き合っているため(水素結合)、溶け合っています。, ※「エタノール」の分子式は「C2H5OH」であり、この「OH」の部分が水と同じく「O(−)H(＋)」の「電子の偏り」を生んでいる。, 「タネを植える際の注意点とは！？ウルシ・ハゼノキ・ナンキンハゼ編」は次回に解説いたします。, 「Woodyニュース」はTwitterやFacebookでも、自然や森林に関する様々なニュースを配信しています。ご興味がある方はフォローして頂けると幸いです。, 「日本の林業を元気に！」をテーマに、誰もが身近に感じる森林・自然を目指し、情報発信の場として「Woodyニュース」を始めました。また、森林所有地を経営・管理するためのノウハウを提供しています。. また、難しい話になりますが、水の分子がもつ化学的な性質によって、水の表面張力は大きくなっています。仲が悪い2人のことを「水と油(水に油)の関係」といいますね。これは水と油が混ざり合わないことからできた慣用句です。反発し合うこと、質が違うこと、しっくりこないことを指すときに使ったりしますね。. しかし、界面活性剤を用いることによって細かい油滴（微粒子）を水中に安定に混ぜる（分散させる）ことが可能になります。同様にして油に水の微粒子を分散させることも可能です。これを乳化といいます。ウルシの樹液は、塗料や接着剤、漢方薬として用いられ、果実は漆ロウとして利用されてきました。「ウルシ」という名前は、幹から漆が採取できることから「... [まとめ] 山椒と花椒と花山椒との違いとは！？サンショウの種類と香りの魅力を一挙紹介！. 水と油をコップに入れてどんなにかきまわしても、時間がたつと油が上で、水が下というように分離してしまいます。サラダドレッシングの材料である酢（す）と油も分離してしまいます。このように水と油はまざりません。, 水も油も、それぞれ分子というひじょうに小さな粒がたくさん集まったものです。水は水の分子どうしがおたがいに引き合って集まっています。また、油も油の分子どうしがおたがいに引き合って集まっています。この分子どうしが引き合う力を表面張力といい、表面張力が同じような大きさの液体の場合は、まざりやすいという性質があります。しかし、水と油の場合、水の表面張力は油の表面張力よりもかなり大きくて差があるため、水と油はまざりあわないのです。今回の「発明・発見教室」では、乳化剤または界面活性剤の機能、水と仲良しの部分（親水基）と油と仲良しな部分（親油基）の両方を持ち合わせていることについて、子ども達にわかりやすくお話しました。, また、乳化とその反対の現象（分離）を確認してもらうために、ローリングアップ現象の観察と、生クリームを使ったバターづくりも体験してもらいました。, ローリングアップ現象の観察では、子ども達の手で希釈した界面活性剤入りの洗剤液と、洗剤の入っていない水、それぞれが入ったビーカーに、油がついた布を浸すとどうなるかを比較しました。洗剤液のはいったビーカーでは布から油が離れ、洗剤液が白濁し、油が水面に浮きあがっていく様子を直に確認できました。, バターづくりは、生クリームの中に入っている脂肪（油）を振ることで取り出すものです。脂肪は薄い膜で囲まれており、振ると、膜が破れて、中の脂肪同士がつながり、水分（ホエー）と分かれていきます。これがバターです｡今回は１人・１本ペットボトルに生クリームを入れ、バターが作れるかチャレンジしました。夏は生クリームが温まりやすく、なかなかバターになっていきませんでしたが、子ども達は一生懸命振り続け、生クリームが変化し固まりだす様子を体験から感じ取りました。, そして、乳化剤や界面活性剤に関わる特許は、食品や化粧品などの新しい製法に活かされていることも伝えました。, ▲参加者が書いてくれた「おたよりはがき」（「おたよりはがき」は、今回知ったことで、家族や友達に伝えたいことを書いてもらうものです）, 【お知らせ】「シャボンの科学」と「ロケットカーで学ぶニュートンの法則」をテーマにした「発明・発見教室」参加者募集 →, ← 「大企業は、本当にスタートアップを求めているのか」をテーマに講演会を実施（2019年6月8日：Smips 全体セッション）, 北海道大学CoSTEP「考える部屋：コロナ、コミュニケーション　次のステップ」に出演, 【更新】「コロナウイルスについてもっと知りたい人のためのQ&A（Ver.2）」の韓国語版を公開しました！. ところが、水分子の場合、分子内の電気的なバランスが偏っているため、同じような偏りを持ったものどうしで特に強く集まろうとするのです（この結合を通常の分子間引力と区別して、「水素結合」と呼ぶ場合もあります）。, 水分子どうしが強く集まろうとするため、残された油の分子同志もまた強く結びつき、その結果、同じ分子どうしがしっかりとスクラムを組んで、水分子と油の分子は互いに引きあうようになります。だから、水と油は混ざらないのです。, 潤滑油の中には水と油が混ざり合ったものがあります。油の中に水が溶け込んでいるものもありますし、水溶性金属加工油剤のように油を水に乳化して使用するものもあります。水と油は通常では混ざりませんので、混ぜるためには何らかの手段が必要になります。, 水分子の構造は、分子全体では電気的に中性ですが、酸素原子と水素原子の共有結合は酸素原子側に電子雲が偏っており、水素原子はややプラス、酸素原子はややマイナスに帯電して分子内に極性があります（アンモニアＮＨ３のＮ－Ｈも同様な極性があります）。 ©Copyright2020 物理＆科学＆化学＆生理現象解明！！なぜなぜ！？解決ジロリアス研究所.All Rights Reserved. 水と油はなぜ混ざらないのか判りましたか。混ざる方法もありますね。, 次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。. 【英語】1分でわかる！「get into …」の意味・使い方・例文は？ドラゴン桜と学ぶ英語主要熟語. 水と油はどうして混ざらないのか、どのように考えたらいいのでしょうか。興味がありますよね。, サラダドレッシングの材料である酢と油も分離してしまいます。このように水と油は混ざりません。このとき、油の微粒子の表面には界面活性剤の親水基で覆われていますので微粒子全体では水に溶けます。水分子の構造は、分子全体では電気的に中性ですが、酸素原子と水素原子の共有結合は酸素原子側に電子雲が偏っており、水素原子はややプラス、酸素原子はややマイナスに帯電して分子内に極性があります（アンモニアNH3のN－Hも同様な極性があります）。油が上で水が下になって分離するのは、油の密度が水の密度よりも小さい、つまり、油が水よりも軽いためです, 水がものを溶かすときには、水分子の極性にもとづく静電的な作用が大きな働きをします。, 界面活性剤の分子は水と親和性がある極性基（親水基）と、油と親和性がある親油基の両方があります。, 電気はどうして光って明るいの？　電子の衝突や紫外線や原子内部のエネルギー差が原因？. 水と油をコップに入れてどんなにかきまわしても、時間がたつと油が上で、水が下というように分離してしまいます。サラダドレッシングの材料である酢（す）と油も分離してしまいます。このように水と油はまざりません。水中に油が乳化している状態は、油の微粒子の表面を──界面活性剤が親油基と油の微粒子が接触する形で──覆っている状態を想像してもらうとわかりやすいです。ホーム » 理科 » 化学 » 親水性と対で覚えよう！「疎水性」について元塾講師が解説, 仲が悪い2人のことを「水と油(水に油)の関係」といいますね。これは水と油が混ざり合わないことからできた慣用句です。反発し合うこと、質が違うこと、しっくりこないことを指すときに使ったりしますね。, 実際にドレッシングやオイル入りの化粧品など「使用前に振ってください」と記載されている場合、分離しやすい物質を混ぜ合わせて作られているでしょう。それらを混ぜ合わせることでより美味しくなったり効果が出たりするものですが、製造の段階でそうしないのには理由があります。実は混ぜ合わせる方法がないわけではないのです。しかし品質を守るために余分なものを入れず、あえて混ぜないという選択をする場合もあるんですよ。, 混ざらないといっても層になって分かれるのか、沈殿が生じるのか、それとも水泡のようにどちらかが一方を取り囲むように分離している場合など、さまざまなパターンが考えられますよね。水と一般的な食用油の場合、必ず油が上、水が下の層として分離します。これがなぜだか考えてみたことがありますか？, ここで考えたいのが密度・比重の関係です。比重は水との密度を比較した指標ですから、比重が1で水と同じ、1より大きければ水に沈み、1より小さければ水に浮くということを示します。水と油では油の方が密度が低く軽い液体であり、比重は0.9ほどです。つまり、油は水に浮くのは比重の関係によるものということが分かりますね。, 油が上、水が下の層になるなんて当たり前のように思っていたやつもいただろう。身近なことでも「なぜ？」の気持ちをもつことで勉強になることはたくさんあるんだ。, (1)水は氷になると体積はどうなりますか？つまりその結果から、密度・比重はどうなると考えられますか？, (2)水と油は性質が異なるため、混ざり合いません。水と油の橋渡し役的存在になれる物質を考えてみましょう。, 次回これらについて解説しますので、あなたなりによく考えてみてくださいね。(1)は実験をしてみるとすぐ答えがわかるでしょう。(2)はもしかしたら料理や洗濯をよく手伝うという人には簡単かもしれませんね。, 親水性は極性の大きい分子構造であったり、イオンとして電荷を有する化合物のもつ性質でしたね。それに対し疎水性は、電気的に中性な非極性物質がもつ性質であることを覚えておきましょう。, 親水性と対(反義語)になる言葉として疎水性、または親油性が用いられます。疎水性と親油性と言い替える場合もありますが、疎水性をもつ物質が親油性をもつとは必ずしも言えないので注意が必要です。また、撥水性と疎水性を同義として用いる場合もあるでしょう。ただし、親水性と疎水性にはグラデーションのように連続的な変化の段階がありますから、相反する性質とは言えません。これを頭の隅に入れておいてくださいね。, 今回は疎水性の物質として油を例にとって解説しました。それでは次回「混ざらないはずの水と油を混ぜるための方法」について解説します。, 理系大学を卒業、化学・生物・数学をメインに塾講師を経験。