質問: 初歩的な質問なのですが、固体は混ざり合うことができないのに、液体はどうして混ざり合うことができるのですか。例えば、2つの本をいくら混ぜても一つの物体にはなりません。しかし、例えばコップに入った水に、ヤカンの水を注ぐと、2つの水は簡単に混ざり合い、一つの水になります。(1)なぜ固体と液体では、このような違いがあるのでしょう。(2)例えば本に水をかけると、本は濡れます。これは、本という固体に液体が混ざった、と考えていいのでしょうか。いいとしたら、なぜこのような現象が起こるのですか。(3)純粋な液体ではありませんが、アイスクリームや絵の具も混ざり合います。どうしてでしょう。 これらの質問にどうか答えて欲しいと思います。よろしくお願いします。
回答: まず、「固体は混ざり合うことができない」というのは必ずしも真理ではありません。 固体でも、じゅうぶんな圧力と時間をかけてやれば混ざり合うことはあります。 地下深くの地層やマントル(マントルは固体です)、氷河、ガラスなどで固体どうしの混合という現象は起きています。 でもたしかに、私たちの身近な固体同士では、混ざり合う現象はあまりなじみがないですね。 (1)固体は液体にくらべて分子どうしの結合が強く、他の分子が容易に入っていけないからです。 (2)普通は「混ざった」というより「沁み込んだ」というでしょう。「浸透」という用語もよく使われますね。 本の材料である紙は植物繊維を絡み合わせてできていて、繊維の間には空間があります。 この空間に表面張力によって水分子が入り込んで、繊維の結合を弱めていくのが紙の「濡れ」という現象です。 (3)アイスクリームや絵の具は液体と固体の中間にあたる物性で、「ゲル」とか「エマルジョン」などと呼ばれます。 液体の中に多量のコロイド(分子同士が結合して微粒子状になったもの)が含まれて粘性が高まったものです。 液体の一種なので混ざり合いますが、無理して混ぜないかぎり分離したままにしておくこともできますね。 これは、コロイド粒子が、水分子によって自由に運ばれないほど密に詰まっているためと考えられます。 水で薄めると簡単に混ざり合いますね。これはコロイドが自由に運ばれるほどまばらになるためです。