なぜ、水と油は混ざらないの?

なぜ、水と油は混ざらないの?

こたえ:分子(ぶんし)間(かん)力(りょく)がちがうからです。

サラダにドレッシングをかけるとき、びんを振(ふ)ったり、スプーンなどでかき混(ま)ぜたりしてから使(つか)いますね。これは、ドレッシングにふくまれる油分(ゆぶん)と、それ以外(いがい)の材料(ざいりょう)が溶(と)けた酢(す)が分離(ぶんり)するため。油分(ゆぶん)と酢(す)(水分(すいぶん))をよく混(ま)ぜてから使(つか)わないと、野菜(やさい)にかかるのは油(あぶら)ばかりになってしまいます。また、せっかく混(ま)ぜ合(あ)わせた油分(ゆぶん)と水分(すいぶん)も、すぐに油(あぶら)と水(みず)の層(そう)に分(わ)かれてしまうので、使(つか)うたびに混(ま)ぜなければなりません。

このように水(みず)と油(あぶら)が混(ま)ざりにくいのは、それぞれがちがう性質(せいしつ)をもつからです。水(みず)も油(あぶら)も分子(ぶんし)からできていて、水(みず)は水(みず)の分子(ぶんし)どうしがおたがいに引(ひ)き合(あ)って、油(あぶら)は油(あぶら)の分子(ぶんし)どうしが引(ひ)き合(あ)って集(あつ)まっています。この分子(ぶんし)どうしが引(ひ)き合(あ)う力(ちから)を「分子(ぶんし)間(かん)力(りょく)」といいます。分子(ぶんし)間(かん)力(りょく)が同(おな)じくらいの大(おお)きさの液体(えきたい)どうしは混(ま)ざりやすいのですが、分子(ぶんし)間(かん)力(りょく)がちがう液体(えきたい)どうしはなかなか混(ま)ざりません。水(みず)と油(あぶら)の場合(ばあい)、水(みず)の分子(ぶんし)間(かん)力(りょく)は、油(あぶら)の分子(ぶんし)間(かん)力(りょく)よりもかなり大(おお)きいため、このふたつは混(ま)ざりにくいというわけです。

では、水(みず)と油(あぶら)を混(ま)ぜ合(あ)わせることは絶対(ぜったい)にできないのでしょうか。じつは、あるものを加(くわ)えると、本来(ほんらい)は混(ま)ざらない水(みず)と油(あぶら)を混(ま)ぜ合(あ)わせることができます。実験(じっけん)でたしかめてみましょう。

必要(ひつよう)な材料(ざいりょう)は、水(みず)と油(あぶら)、コップ、わりばし、石(せっ)けんです。まず、油(あぶら)を入(い)れたコップに水(みず)を入(い)れ、わりばしでかき混(ま)ぜます。これだけでは、水(みず)と油(あぶら)は混(ま)ざりませんね。次(つぎ)に、石(せっ)けんを少(すこ)しだけコップに入(い)れて、同(おな)じようにかき混(ま)ぜます。すると、どんな変化(へんか)があらわれるでしょうか。

コップの中身(なかみ)はだんだん白(しろ)くにごっていき、やがて、とろみのある液体(えきたい)になるはずです。これは、石(せっ)けんが水(みず)とも油(あぶら)ともなじみやすく、石(せっ)けんと結(むす)びつくことで水(みず)と油(あぶら)の分子(ぶんし)が引(ひ)き合(あ)う性質(せいしつ)が変化(へんか)するからです。かき混(ま)ぜるうちに石(せっ)けんが水(みず)や油(あぶら)と結(むす)びつき、その結果(けっか)、水(みず)と油(あぶら)が均一(きんいつ)に混(ま)ざり合(あ)うのです。

この実験(じっけん)の石(せっ)けんのように、水(みず)と油(あぶら)の両方(りょうほう)となじみやすい物質(ぶっしつ)を「界面(かいめん)活性(かっせい)剤(ざい)」といいます。そして、水(みず)と油(あぶら)のように本来(ほんらい)は混(ま)ざらない物質(ぶっしつ)が均一(きんいつ)に混(ま)ざり合(あ)ってにごる現象(げんしょう)を「乳化(にゅうか)」とよびます。マヨネーズは、ドレッシングと同(おな)じように酢(す)や油(あぶら)をふくみますが、もう1つの主(おも)な材料(ざいりょう)である卵(たまご)の黄身(きみ)にふくまれる成分(せいぶん)「レシチン」が界面(かいめん)活性(かっせい)剤(ざい)の役割(やくわり)をはたして乳化(にゅうか)しているので、酢(す)と油(あぶら)は分離(ぶんり)しません(関連(かんれん)記事(きじ)「動画(どうが)で工場(こうじょう)見学(けんがく) キユーピー」)1)。

界面(かいめん)活性(かっせい)剤(ざい)を使(つか)わずに水(みず)と油(あぶら)を混(ま)ぜる方法(ほうほう)を1つ、しょうかいします。それは、宇宙(うちゅう)へ行(い)くことです。

地球(ちきゅう)上(じょう)で水(みず)を油(あぶら)を1つの容器(ようき)に入(い)れると、重(おも)い水(みず)が下(した)にしずみ、その上(うえ)に軽(かる)い油(あぶら)が浮(う)かんで、それぞれの層(そう)ができます。けれども、無(む)重力(じゅうりょく)では重(おも)さにちがいがないため、水(みず)も油(あぶら)も移動(いどう)しません。両方(りょうほう)とも細(こま)かいつぶになったまま、均一(きんいつ)に分散(ぶんさん)します2)。

このことは、1973年(ねん)にスカイラブ宇宙(うちゅう)船(せん)で行(おこな)った実験(じっけん)でも確認(かくにん)されています。地上(ちじょう)では10秒(びょう)ほどで分離(ぶんり)していた水(みず)と油(あぶら)が、宇宙(うちゅう)では10時間(じかん)たっても分離(ぶんり)しなかったそうです。

記事(きじ)公開(こうかい):2022年(ねん)1月(がつ)

参考(さんこう)資料(しりょう)

1)キユーピー「卵黄(らんおう)レシチンとは」:https://www.kewpie.co.jp/finechemical/egg/lecithin.html

2)宇宙(うちゅう)航空(こうくう)研究(けんきゅう)開発(かいはつ)機構(きこう) 有人(ゆうじん)宇宙(うちゅう)技術(ぎじゅつ)部門(ぶもん)「よくあるご質問(しつもん)」:https://humans-in-space.jaxa.jp/faq/detail/000719.html

監修者(かんしゅうしゃ):大山(おおやま)光晴(みつはる)

1957年(ねん)東京都(とうきょうと)生(う)まれ。東京(とうきょう)工業(こうぎょう)大学(だいがく)大学院(だいがくいん)修士(しゅうし)課程(かてい)修了(しゅうりょう)。高等(こうとう)学校(がっこう)の物理(ぶつり)教諭(きょうゆ)、千葉県(ちばけん)教育(きょういく)委員会(いいんかい)指導(しどう)主事(しゅじ)、千葉(ちば)県立(けんりつ)長生(ちょうせい)高等(こうとう)学校(がっこう)校長(こうちょう)等(など)を経(へ)て、現在(げんざい)、秀明大学(しゅうめいだいがく)学校(がっこう)教師(きょうし)学部(がくぶ)教授(きょうじゅ)として「理数(りすう)探究(たんきゅう)」や「総合的(そうごうてき)な学習(がくしゅう)の時間(じかん)」の指導(しどう)方法(ほうほう)について講義(こうぎ)・演習(えんしゅう)を担当(たんとう)している。科学(かがく)実験(じっけん)教室(きょうしつ)やテレビの実験(じっけん)番組等(ばんぐみなど)への出演(しゅつえん)も多数(たすう)。千葉市(ちばし)科学館(かがくかん)プロジェクト・アドバイザー、日本(にほん)物理(ぶつり)教育(きょういく)学会(がっかい)常務(じょうむ)理事(りじ)、日本(にほん)科学(かがく)教育(きょういく)学会(がっかい)及(およ)び日本(にほん)理科(りか)教育(きょういく)学会(がっかい)会員(かいいん)、月刊(げっかん)『理科(りか)の教育(きょういく)』編集(へんしゅう)委員(いいん)等(など)も務(つと)める。

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