化学

一番身近で大切な「水」!その「体積」と「密度」の不思議を元塾講師が解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「水の体積と密度」について勉強していこう。

今回からは水をテーマに扱っていくぞ。生活に欠かせない存在である水だが、体積や密度に関しては特別な物質でもあるんだ。その理由を探っていこう。

さあ、化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

1.生活に欠かせない水

地球は水の惑星と呼ばれるほど、水に富んだ星であることをきっとご存知でしょう。地球上では約7割が海であり、陸地にも川や湖など、たくさんの水が存在していますね。それだけではなく、空気中には水蒸気という気体の状態でも水は多く含まれており、雪や氷として存在している水もあります。これらの水が私たちに与える影響というものは計り知れないものがありますよね。

そんな身近な水ですが、透明で無味無臭、0℃で凍って100℃で沸騰するというのが一般的に知られている性質です。それでは、それぞれの状態についてもっと掘り下げて考えてみましょう。

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物質の三態について思い出しながら考えてみよう。

1-1.液体の水

image by iStockphoto

最もありふれた水は液体として存在しているものでしょう。水は水分子が自由にエネルギーを持って動き回っている状態です。これは物質の三態で解説をしましたね。1気圧という条件下では、0.00℃から99.974℃のときに液体として存在します。

「あれ、100℃じゃないの?」と思った人はいませんか?そうです。より正確な計測の結果、水の沸点は100℃から99.974℃に見直されました。これは知らなかったという人もいるかもしれませんね。

また、水 1ml は 1g と覚えた人も多いでしょう。これは誤りではありませんが、厳密にいえば異なります。これについては後ほど詳しく説明するとしましょう。

1-2.固体の水:氷

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続いては固体の水である氷について考えてみましょう。1気圧という条件下で0.00℃以下になると水分子の運動は極端に減ってしまいます。それによって水分子の1つ1つがつながり、氷という個体の状態になるのです。

ここで思い出してみてください。水10gを凍らせたとき、水と氷の体積ではどちらが大きくなるでしょうか。

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