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水の不思議な振舞いを起こす極性とは ― クリスティナ・クラインバーグ

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    ある種の昆虫はどうして
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    池の表面を歩くことができるのでしょうか？
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    でもあなたが水面を歩こうとすると
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    すぐ底に沈んでしまいます
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    池はなぜ冬に表面から
    凍っていくのでしょうか？
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    答えを一言でいえば 極性です
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    水は酸素原子１つと
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    水素原子２つからなる
    単純な分子ですが
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    それは 生命に欠かせません
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    事実 水は
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    大人の体重の60％を占めます
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    分子内の極性は
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    水という ありふれた物質に
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    独特でかつ 生命を維持する特性を
    与えています
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    極性とは１つの分子内での
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    電子の不均等な配分を意味します
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    水では酸素原子１つと
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    水素原子２つが １つの水の分子の中で
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    堅強なフットボール選手と可愛らしい幼児の
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    綱引きのように結合しています
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    酸素原子は水素より大きく
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    核には より多くの陽子を持っています
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    このような正電荷は人の
    身体的な強さのようなものです
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    正の電荷をもった陽子は
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    結合中の電荷をもった
    電子を引きつけます
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    それは綱引きで力の強い人が
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    力の弱い人を圧倒するようにです
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    酸素は
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    公平な配分以上の電子を引き寄せます
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    それは水素が小さくて弱く
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    陽子の数も少なく
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    綱引きに負けて
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    公平な配分以下の電子しか
    引き寄せられないからです
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    ですから 酸素は水の中で負に帯電し
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    水素は正に帯電しています
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    水の１分子中の結合は
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    極性共有結合と呼ばれます
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    共有とは
    電子を共有するという意味です
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    しかし先ほど学んだように
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    極性とは電子が均等に
    共有されていないことを意味します
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    水では酸素が負に荷電し
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    水素は正に帯電したものとして
    作用します
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    負と正は互いを引きつけるので
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    酸素は近くにある水分子内の
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    水素原子に引きつけられます
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    水分子同士の
    このタイプの結合は
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    水素結合と呼ばれます
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    水素結合は水の中に限って
    起こるのではありません
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    水分子とその他の物質―
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    極性を有するかイオン化した
    物質との間でも起こります
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    水同士が結合する能力を凝集力と言い
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    一方 水が他の物質と結合する能力を
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    接着力と呼びます
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    では元の質問に戻りましょう
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    昆虫はなぜ水面を歩く事ができるのでしょうか
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    水素結合によって生じた表面張力が
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    水面に薄い膜を張り
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    それが抵抗力を与え
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    極軽い昆虫が歩く事ができます
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    しかしあなたは歩けません
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    水素結合はあなたを支えるほど
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    強くはないからです
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    なぜ氷は水に浮くのでしょう
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    ほとんどの物質では
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    固体は液体より密度が高いですが
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    水の場合は違います！
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    氷の水素結合においては
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    分子間の距離が液体の水の場合に比べ
    離れているからです
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    分子が離れるほど
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    密度は低くなります
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    そのため 氷は水より９％密度が低く
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    氷が水に浮かぶわけです
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    これが湖が表面から凍り始め
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    水中の生物が
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    毎年寒い冬にも生き延びられる理由です
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    水の分子の極性と
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    水素結合の結果が
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    水の特性を作り出しています
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    あなたの細胞の中の水から
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    世界中の海まで
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    水が特別なのは
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    単にそれが極性分子だからです
Title:
水の不思議な振舞いを起こす極性とは ― クリスティナ・クラインバーグ
Description:

水は必要不可欠で、しかもユニークな物資です。その特質は、酸素原子２つと水素原子１つからなることで、電子を不均等に共有することに起因します。凍りついた湖に生きる魚から、水に浮かぶ氷まで、クリスティナ・クラインバーグが極性の効果を説明します。

講師：クリスティナ・クラインバーグ、
アニメーション：アラン・フォーマン
＊このビデオの教材： http://ed.ted.com/lessons/how-polarity-makes-water-behave-strangely-christina-kleinberg
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
03:52

Japanese subtitles

Revisions

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