質問: 寒剤における融解熱 あるサイトの「寒剤」のところに次のような記述があります。 「氷と食塩を混合すると氷は融解熱を吸収して水になり、食塩はその水に溶けるときに融解熱を吸収するので温度が下がる」 上の文の”氷は融解熱を吸収して水になり”の融解熱は周りの空気から取るのでしょうか。 ”食塩はその水に溶けるときに融解熱を吸収するので”の融解熱は溶解熱と受け取ってよいのでしょうか。 どなたか教えていただけると助かります。よろしくお願いいたします。
回答: 遅くなりました、no.1です。 『寒剤』(「氷+何か(=食塩など)」の場合)のメカニズムを簡単に説明すると、 氷に溶質を追加 → 氷表面に溶質が侵入 → 水の結晶構造が崩れて、氷が融解 → 融解熱を吸収して、温度が低下 ということになるかと思います。 (なお、「アセトン+ドライアイス」等の場合は、「接触面積の増加」がメインと なり、話が変わります;寒剤が出せる温度はドライアイスの融点通り) ここで、「ある溶質と氷」の組み合わせが「寒剤」として有効になるためには、 「溶質の溶解熱が小さい(できればマイナス(=吸熱))」であることと同時に、 『固体の氷』に『溶質粒子』が侵入できるかどうかも大きなポイントになります。 つまり、単原子イオンであるナトリウムイオンや塩化物イオンに比べ、 砂糖(ショ糖)は分子が大きく、その分、氷の表面に侵入しにくいため、 寒剤として使用しようとするとあまり温度が下がらない、ということです。 > 溶質は関係なく、濃度のみが関係すると言う記述が横行しているのでしょうか。 恐らく「→ 水の結晶構造が崩れて、氷が融解」の部分を「(モル)凝固点降下」という 言葉で説明されているサイトをご覧になられたものと推測します。 確かに、「溶質侵入による氷の融解」自体は「凝固点降下」そのものになります。 ですが、上で説明したように、寒剤として実用に耐えるには、「溶質の溶解熱」や 「溶質の侵入速度」も考慮に入れる必要があります。 従って、「溶質は関係なく、濃度のみが関係」という説明が「モル凝固点降下」に 対してつけられたものでしたら正しいのですが、 もし「寒剤として使える組み合わせ」に対してのものだとすると、 「モル凝固点降下」という言葉に引きずられての誤解があるのではないかと思います。 (そのサイトを見ていないので、あくまで推測ですが) *内容を考えて、「一般人」から「経験者」に改めました。 ・・・どうでもいいことかもしれませんけれど(汗)