水はなぜ濡らすの?

水は小さな粒でできている

水の分子:ミッキーマウスの顔みたい

水滴を何百万倍にも拡大できたら、まったく同じ小さな粒が何十億個も見えるでしょう。それが水の分子です。それぞれ、大きな酸素原子1つと小さな水素原子2つでできているので、H₂Oという名前がついています。小さな2つの原子は横に並んでいて、ミッキーの耳みたいです。

「プラス」の側と「マイナス」の側がある分子

水の分子は、ちょっぴり小さな磁石のようなものです。片方の側(「耳」の側)はわずかにプラスの電気を帯び、もう片方の側はわずかにマイナスの電気を帯びています。この小さな「磁石」たちは互いに引き合い、ほかの多くの物質にも引き寄せられます。

注:
科学者は、水の分子は極性があるといいます。隣り合う2つの水分子の間にできる結びつきは水素結合と呼ばれます。分子の中で原子同士を結びつける力よりずっと弱いのですが、数が非常に多く、絶えず作り直されています。

2つの力が競い合う:自分につくか、他人につくか

凝集:水は自分自身にくっつく

水の分子たちは、輪になって手をつなぐ子どもたちのように、互いに支え合っています。これが凝集です。丸い水滴を作るのも、アメンボといったある種の昆虫が池の水面を歩けるのも、この力のおかげです。表面では分子がぎゅっと寄り合って、表面張力と呼ばれるごく薄い一種の「皮膜」を作ります。

接着:水はほかの物質にくっつく

水が物に触れると、その分子は触れたものにもくっつくことができます。これが接着です。このくっつき方が水分子同士のくっつき方より強いと、水は丸くなるのではなく物の上に広がろうとします。そして物は濡れるのです。

つまり、濡れるのは、ある勝負の結果なのです。凝集 対 接着。接着が勝てば水は広がります。凝集が勝てば、水は玉のまま残ります。

濡れるものと濡れないものがあるのはなぜ?

アヒルのひみつ

アヒルには2つの工夫があります。まず、体で作った脂を羽に塗り広げます。そして羽はとても細かく、ぎっしり並んでいるので、空気をためた小さなくぼみがたくさんある表面を作ります。水滴は、小さな空気のクッションのマットレスの上のように、その上に乗って、濡らさずに転がっていくのです。

タオルのふしぎ

タオルは何千もの細い糸でできていて、糸と糸の間にはごく小さな管があります。水はこの管の壁にくっつくのが大好きで、ひとりで中を登っていきます。これが毛細管現象です。だからタオルは水を吸い取るのですし、植物は土から葉まで水を持ち上げることができるのです。

きみもやってみよう:小さな実験3つ

1. 硬貨の上の水滴

硬貨をテーブルに置きます。スプーンやスポイトで、水滴を1滴ずつ数えながら置いていきます。水滴は凝集にささえられて、こぼれずにどんどん大きくなり、ドーム形になるのが見えるでしょう。あふれるまでに何滴置けるかな?

2. にげだすコショウ

深めのお皿に水を入れ、表面にコショウを少しふります。指先で水にさわっても、なにも起こりません。次に、食器用洗剤につけた指でさわってみましょう。コショウがいっきにわきへ動きます。石鹸は水の「皮膜」を弱めるので、皮膜が強いままのふちへと、コショウが引っ張られるのです。

3. 濡れる?濡れない?

ワックス紙や木の葉の上に水滴を1滴落とし、次に、吸水紙の上にも落とします。ちがいを観察しましょう。片方では水滴は丸いまま、もう片方では広がっていきます。

注:
これらの実験は、おとなの人といっしょに、ふけるテーブルで行いましょう。石鹸のまざった水は絶対に飲んではいけません。

体を洗うとき、石鹸は何の役?

脂は濡れません。水だけでは脂はその場に残ってしまいます。石鹸には両端があります。水が好きな端と、脂が好きな端です。片側で脂のよごれをつかみ、もう片側で水をつかむので、水はすべてを運び去ることができます。石鹸は水分子どうしのくっつきを弱めるので、水が広がりやすくなり、洗濯物や食器もよりよく濡らせるようになります。

濡れたとどうやってわかる?

おどろいたことに、私たちの肌には水を感じる特別なセンサーがありません。あなたの脳は、いくつかの情報を組み合わせて、それが濡れていると推測します。ひんやりすること(水は肌より冷たいことが多く、蒸発するときに熱を持ち去ります)と、さわった感触(張りつく布、圧力)です。研究者たちは、私たちがまちがえることもあると示しました。冷たくて乾いた物でも、少しだけ濡れているような気がすることがあるのです。

水そのものは濡れている?

これはおとなの人も議論したくなる質問です。「濡れている」が水におおわれているという意味なら、水は濡れていません。水はほかのものを濡らすものだからです。「濡れている」が水とふれているという意味なら、すべての水分子はほかの水分子に触れているので、「はい」と言うこともできます。科学では、水は固体の表面を濡らすと言うほうが好まれます。どの定義を選ぶかしだいなのです。

毎日のくらしの中の濡れ

• 防水の服:アヒルの羽のように、水が玉になって流れ落ちるように生地が加工されています。
• 車のフロントガラス:汚れていると水が広がって視界をさえぎります。撥水加工の商品もあり、水滴は玉になって転がります。
• 植物:水は分子の接着と凝集のおかげで、土から葉まで登っていきます。
• 水銀:この液体の金属は肌を濡らしません。原子同士の引力が水よりずっと強いからです。光る小さな玉のままになります。毒性があるので、絶対にさわってはいけません。