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水の話
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■水の話 〜化学の鉄人小林映章が「水」を斬る!〜
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1章 水の構造と性質 小林 映章

1.2 水の性質

1.2.1 水の基本物性
―水は会合液体である、温度により著しく性質が変わる―
(H2Oの物性値)
 先にも述べたように、液体としての水は単純液体(simple liquid)でも正常液体(normal liquid)【分子間に特殊な相互作用や会合がない多くの有機液体を含む無極性液体をいう】でもなく、会合液体(associated liquid)です。このことが水の物性を支配しています。水の特異な性質は会合液体であるという特異な水の構造に由来しています。この特異な水の構造は異方性の強い水素結合に基づくものです。

 表2に水の基本的な物性値を一括して示しました。

表2 H2Oの物性値
(特に断りがない限り25℃、0.1Mpa(1気圧))

 さて、表2はH2Oの基本的な物性を示したもので、いろいろな項目が並んでいますが、何か水について少し詳しく調べてみたいというような場合には役に立つこともあると思います。

(水の酸性・アルカリ性の尺度)
 水の注目すべき性質のうち、密度、熱関係の性質、溶解度等は後で詳しく述べますので、ここでは水のpHについて触れておきます。

 水の良し悪しを云うときに、酸性だとかアルカリ性だとか云うことがあります。この際pH(ピーエイチ)という用語が使われ、pH7の水が中性で良い水だと云われます。このpH7を出すには、表2のイオン積を使うことができます。イオン積というのは、水という溶媒の中でごく僅かの水分子が次のように陽イオンと陰イオンに解離したときの両イオンの積を云います。

2H2O ≠ H3O+ + OH-
(古くは、H2O ≠ H+ + OH- のように表現しました)
イオン積 ≡〔H3O+〕〔OH-

 水が中性ということは、H3O+の濃度〔H3O+〕とOH-の濃度〔OH-〕が等しいことを意味しています。H3O+の濃度〔H3O+〕を表すのにpHを使います。すなわち、pHは次のように定義されています。

pH ≡ -log〔H3O+

 表のイオン積を使って容易に0℃、25℃、100℃の水の中性のときのpHを計算することができます。その値はpH7.48、pH7.0、pH6.1のようになります。つまり、pH7が中性というのは25℃のときの話で、温度が変わると同じ値でも内容が変わってしまいます。先の状態図からも分かりますが、水は温度により非常に状態が変わることを理解しておく必要がありそうです。コンクリートを練るのに同じ水を使ったとしても、冬と夏ではひどく違った結果が出る可能性を否定できません。温度の違いは混ぜものが多くなるほど大きくなる可能性があります。

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