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17種類もある、氷の不思議?新タイプの氷の結晶構造を解明、水素貯蔵材料になりうる可能性

氷の不思議

 水に砂糖などの不揮発性の物質を溶かすと、水溶液が凍る温度(凝固点)は0℃よりも低くなる。この現象を凝固点降下という。水が凍るときは水分子同士が結びついて氷になる。ところが、水溶液の場合、水に溶けている物質の粒がじゃまをして、水分子同士が結びつきにくい状態になっている。このため、水溶液を凍らせるには0℃よりも温度を低くする必要がある。水に溶けている物質の粒の数が多いほど、水溶液の凝固点は低くなる。

 では、10gの食塩と10gの砂糖を水100gに溶かす場合、どちらが低い温度で凍るか?

 正解は食塩、砂糖水は-0.7℃、食塩水は-5.6℃。これは、食塩と砂糖の粒のつくりの違いが関係している。食塩と砂糖が水に溶けたときの粒の様子は、図のように考えることができる。同じ質量の水に、食塩と砂糖をそれぞれ同じ質量だけ溶かすと、砂糖水よりも食塩水の方が、水に溶けている物質の粒の数が多くなる。このため、食塩水の方が、より低い温度で凍った。


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世界初!氷の上を滑る理由解明!氷点下の氷表面水膜は水蒸気由来だった

 氷の上をスケートで滑べれる理由

 氷上を優雅に滑るフィギュアスケート。日本人アスリートが世界で活躍している。中でも羽生結弦選手の活躍はめざましい。

 ところで、なぜスケートは氷の上を滑れるのだろうか?

 実は一見理屈は簡単そうに見えても、説明するのは難しい。科学の世界から氷を眺めてみよう。

 「なぜ氷の上で滑ってしまうのか」今までこの問題についても様々な説が考えられてきた。ここでは「圧力融解説」「摩擦熱説」「凝着説」という3つの有力な説を紹介しよう。

 まず1901年にイギリスのレイノルズが圧力融解説を発表した。圧力のために氷が融解し、解け水が軟滑剤の働きをするというもの。これには氷の「圧力によって融ける温度(融点)が下がる」性質が用いられている。この説は一見理にかなっているようだ。


Ice

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