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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0:15 - 0:17ある種の昆虫はどうして
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0:17 - 0:18池の表面を歩くことができるのでしょうか?
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0:18 - 0:20でもあなたが水面を歩こうとすると
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0:20 - 0:21すぐ底に沈んでしまいます
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0:21 - 0:25池はなぜ冬に表面から
凍っていくのでしょうか? -
0:25 - 0:29答えを一言でいえば 極性です
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0:29 - 0:30水は酸素原子1つと
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0:30 - 0:34水素原子2つからなる
単純な分子ですが -
0:34 - 0:36それは 生命に欠かせません
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0:36 - 0:39事実 水は
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0:39 - 0:42大人の体重の60%を占めます
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0:42 - 0:44分子内の極性は
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0:44 - 0:47水という ありふれた物質に
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0:47 - 0:49独特でかつ 生命を維持する特性を
与えています -
0:49 - 0:52極性とは1つの分子内での
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0:52 - 0:54電子の不均等な配分を意味します
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0:54 - 0:57水では酸素原子1つと
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0:57 - 1:00水素原子2つが 1つの水の分子の中で
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1:00 - 1:03堅強なフットボール選手と可愛らしい幼児の
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1:03 - 1:05綱引きのように結合しています
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1:05 - 1:07酸素原子は水素より大きく
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1:07 - 1:10核には より多くの陽子を持っています
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1:10 - 1:13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 -
1:13 - 1:14正の電荷をもった陽子は
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1:14 - 1:17結合中の電荷をもった
電子を引きつけます -
1:17 - 1:19それは綱引きで力の強い人が
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1:19 - 1:22力の弱い人を圧倒するようにです
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1:22 - 1:24酸素は
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1:24 - 1:27公平な配分以上の電子を引き寄せます
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1:27 - 1:30それは水素が小さくて弱く
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1:30 - 1:32陽子の数も少なく
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1:32 - 1:34綱引きに負けて
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1:34 - 1:37公平な配分以下の電子しか
引き寄せられないからです -
1:37 - 1:40ですから 酸素は水の中で負に帯電し
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1:40 - 1:43水素は正に帯電しています
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1:43 - 1:46水の1分子中の結合は
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1:46 - 1:48極性共有結合と呼ばれます
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1:48 - 1:51共有とは
電子を共有するという意味です -
1:51 - 1:53しかし先ほど学んだように
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1:53 - 1:56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 -
1:56 - 1:59水では酸素が負に荷電し
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1:59 - 2:02水素は正に帯電したものとして
作用します -
2:02 - 2:04負と正は互いを引きつけるので
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2:04 - 2:06酸素は近くにある水分子内の
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2:06 - 2:08水素原子に引きつけられます
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2:08 - 2:12水分子同士の
このタイプの結合は -
2:12 - 2:14水素結合と呼ばれます
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2:14 - 2:17水素結合は水の中に限って
起こるのではありません -
2:17 - 2:19水分子とその他の物質―
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2:19 - 2:22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 -
2:22 - 2:26水同士が結合する能力を凝集力と言い
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2:26 - 2:28一方 水が他の物質と結合する能力を
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2:28 - 2:31接着力と呼びます
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2:31 - 2:33では元の質問に戻りましょう
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2:33 - 2:37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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2:37 - 2:40水素結合によって生じた表面張力が
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2:40 - 2:42水面に薄い膜を張り
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2:42 - 2:43それが抵抗力を与え
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2:43 - 2:46極軽い昆虫が歩く事ができます
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2:46 - 2:47しかしあなたは歩けません
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2:47 - 2:49水素結合はあなたを支えるほど
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2:49 - 2:51強くはないからです
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2:51 - 2:53なぜ氷は水に浮くのでしょう
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2:53 - 2:55ほとんどの物質では
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2:55 - 2:58固体は液体より密度が高いですが
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2:58 - 3:00水の場合は違います!
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3:00 - 3:03氷の水素結合においては
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3:03 - 3:06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 -
3:06 - 3:08分子が離れるほど
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3:08 - 3:10密度は低くなります
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3:10 - 3:13そのため 氷は水より9%密度が低く
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3:13 - 3:15氷が水に浮かぶわけです
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3:15 - 3:18これが湖が表面から凍り始め
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3:18 - 3:20水中の生物が
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3:20 - 3:22毎年寒い冬にも生き延びられる理由です
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3:22 - 3:25水の分子の極性と
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3:25 - 3:27水素結合の結果が
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3:27 - 3:30水の特性を作り出しています
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3:30 - 3:33あなたの細胞の中の水から
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3:33 - 3:34世界中の海まで
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3:34 - 3:36水が特別なのは
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3:36 - 3:41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:
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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 - Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 03:52
Natsuhiko Mizutani approved Japanese subtitles for How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg | ||
Natsuhiko Mizutani edited Japanese subtitles for How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg | ||
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Tomoyuki Suzuki accepted Japanese subtitles for How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg | ||
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