質問: 表面張力 ベンゼンとエタノールについて ベンゼンとエタノールの表面張力を調べてみると、 ベンゼンの表面張力が28.8(dyn/cm)で、エタノールの表面張力が22.3(dyn/cm)となっていました。 ここで疑問がわきました。 なぜ、ベンゼンの方がエタノールよりも表面張力が高いのでしょうか? (なお、水とエタノールを比べたときにエタノールには表面活性物質で表面張力を下げる作用があるので、水の表面張力よりもエタノールの表面張力の方が低いのは分かります。) 青本という薬剤師国家試験の参考書を見ると、「表面張力は一般に極性が高く、分子間力が強い液体ほど大きい。」とありました。この青本の理屈が正しいのなら、ベンゼンは疎水性で極性が低いので、極性が高いエタノールよりも表面張力が低いような気がするのですが、どうでしょうか? つたない質問ですが、教えていただけたら、ありがたいです。 でひ、よろしくお願いいたします。
回答: 私もわからないので参考程度でお願いします。 確かにエタノールの方が分子間力は強いと考えられます。事実、二つの粘度を比べますとエタノールが1.2cp、ベンゼンが0.65cpとなっておりました(20°C)。しかし表面張力が粘性測定と違うのは、すべての分子の周りに必ずしも同分子がいないということです(表面)。 まずエタノールの低い表面張力は表面活性物質ということで説明がつきます。 それに対してベンゼンの高い表面張力は共役二重結合が大きな影響を与えていると考えられます。なぜなら同じ炭素数を持ち、環状のシクロヘキサンの表面張力は24.99でした(20°C)。 そしてベンゼンのような物質の分子間力は主にファンデルワールス力であり、さらにその中でもロンドン力の影響が大きいです。よってπ電子の柔軟性が大きなロンドン力を生み出しているのではないかと私は考えました。 しかし実際に実験などをしてπ電子の柔軟性や各物質の表面張力を確認したわけではないため、いままでの話は想像です(粘度は実験で確めたのでだいたいこのぐらいです)。 何かわからないことがありましたらまた質問してください。 参考資料(wiki)(篠田耕三著:溶液と溶解度)