031487 手嶋 洋平
今日は「水」のお話をしましょう。さて、今まで水のことを何か深く考えたことがあるという人はいますか？ほとんどの人は水なんて日常生活にありふれた物質であり、水のことをそれだけで考えたことのある人は稀でしょう。しかし、ちょっと今日だけはその水についての話を聞いてください。きっと、今まで知らなかった水の側面が見えてくるだろうと思います。
では、まず身近なところから考えてみましょう。私たちは毎日水を飲んで生きていますね。人間は食べ物は一週間食べなくても生きていけるといわれていますが、水分をまったく取らないでは24時間生きることは難しいのです。よく、無人島での生活で重要なのは食物の確保だなどという人がいますけど、本当に大切なのは水、つまり飲料水の確保なんですね。ところで、今私は水という言葉を飲料水という言い方に直しましたね、気づきましたか？皆さんは水とはそのまま飲料水のことを指すと無意識のうちに考えてはいないでしょうか。無理もないですね、私もついこの間まではそうだと思っていました。しかし、蛇口をひねると当然のように出てくるあの液体は実は結構な作業を経て私たちの元へ届けられているのです。
私たちが普段飲んでいる水はもともとは雨水です。しかし、降った雨水をそのまま飲んでいるわけではありません。雨水を一時的にためておく場所がダムとよばれる所です。これは知っていますよね。ダムで思い出しましたが、「森は緑のダムである」という言葉を聞いたことがある人もいるでしょう。山々にある森や林も貯水機能を持っているんです。これは飲料水の確保のためというよりは、むしろ大雨が降った場合にその雨水が一気に市街地へ流れ込むことを防ぐという意味合いのほうが強いですね。だから、森林伐採に反対している人たちというのは単に景観のことを問題にしているわけではないんですね。こういった洪水対策や地球の温暖化現象のことを心配しているわけなのです。森のことも調べると様々なことが判明し、とても面白いのですが今日は水との関係という程度にしておきましょう。さて、そのようにして、森やダムに蓄えられた水がそのまま私たちの家庭に届けられるわけではありません。皆さんも社会科見学など行ったこともあるでしょう、浄水所というところに送られて、水に混じっている土砂を沈殿させ、それをろ過し、最後に塩素を加えて消毒するのですね。この作業を経て初めて私たちの家庭の蛇口へと届けられるのです。どうですか、水が飲料水になるにはこのような過程があるのです。
ところで、今お話した水とは雨水のことですが、地球上に存在する水の中で最もその量が多いところとはどこでしょうか？ダムに貯められている水なんて微々たるものです。池や湖でもありません。そうですね、海です。ちょっとピンとこないかもしれませんが、海とは簡単に言えば水の集まっている場所なんですね。私たちの住んでいるこの地球の7割はこの海で構成されています。つまり、地球の大部分は水でできているわけですね。「地球は青かった」とはソ連の宇宙飛行士ガガーリンが残した言葉ですが、この青は言うまでもなく海がもたらす青だというわけです。私は小さいときに多数の隕石が実は毎日のように地球に落ちてきているという話を聞き、とても怖い思いをしたのですが、そのほとんどは海に落ちていくと聞き、安心した思い出があります。陸地に落ちる確率は3/10、陸地のうちで人間が住んでいるところなど限られているのですから、無用な心配とはこのことです。地球とはそのほとんどが海、まさに水の惑星という呼び名はふさわしいと思います。
地球の大部分は水で構成されているというのは分かりましたね。しかし、水でできているのは何も地球に限ったことではありません。私たち人間も水でできているのです。これもにわかには信じられないかもしれませんね。でも、人間の体の60%は水なのです。もう少し詳しく言いますと、私たち人間は種々の細胞でできています。そして、その細胞の中にまたタンパク質やらイオンやらが入っているのですが、これらを結び付けているのが水なのです。そのため、この水とはさらさらと流れるようなものではなく、どろどろとしたゼリー状の形をしているのですね。60%というのは人間の体全体でのことでありまして、人間にとって最も大事な脳は80%が、血液は90%、そしてものを見るために必要な網膜などはそれ以上が水で構成されているのです。つまり、私たちが今こうして見ているものは全て水を通して見ているということです。海は人を落ち着いた気持ちにさせてくれると言いますが、人間が海と同じ水でできているということが一つの理由と言えるのではないでしょうか。
今まで私がお話してきたことは、水はどこにでもある、だからどうでもいい、ということを伝えるためではありません。水は私たちの身の回りにどこにでも存在している、だからこそ水を無視した生活なんて考えられないということを伝えたかったのです。水は地球、人間にとって非常に大切な物質なのです。
さて、この私たちと切っても切り離せない水をこれからは化学的に考えていきたいと思います。といっても、そんなに難しい話ではありません。ごくごく当たり前のことです。
物質には三つの形態があるというのはご存知ですね。固体・液体・気体の三つです。これを水で考えると、固体は氷、液体はもちろん水、そして気体は水蒸気ということになります。それぞれの特性を考えてみましょう。
まず氷です。氷というと何を思い浮かべるでしょうか？カキ氷や北海道の氷祭り、「氷の微笑」なんていう映画もありました。北極のほうに行けば流氷もありますね。ところで皆さんは「氷山の一角」という言葉を耳にしたことがあるでしょう。物事の一部分だけしか表面に現れていないことのたとえですが、実際の氷山も同じで、私たちが目にすることのできる海面上に現れた氷は全体のほんの一部分でしかありません。これは水と氷との密度の関係に理由があります。氷の結晶というのは六角形でダイヤモンドの形をしているというのは知っている人が多いと思いますが、その結晶は周りに4つの分子を持っているのです。それらが組み合わさって例の氷山もできているのです。ちなみに水も同じように一つの分子の周りに、また分子が取り囲んでいるのですが、その数は4.4個です。氷が4つであるのに対して、水は4.4個の分子なのですから、氷は水に比べて分子0.4個分軽いわけですね。計算すれば分かりますが、氷は水に比べて1/11だけ軽いということになります。その分氷は水に浮くということになります。だから、氷山の一角というのは化学的にも正しく、私たちが見ている氷山は全体の1/11でしかないわけですね。これが氷の特性です。固体が液体よりも軽いという物質は水だけです。他の物質は絶対に固体のほうが重く、その結果沈んでしまいます。皆さんが水の入ったコップに氷を入れるとその氷は浮きますよね。あれは、水と氷ならではの現象なのです。
次に気体である水蒸気について考えてみましょう。皆さんは暑いとき当たり前のことですが、汗をかきますよね。そして、汗をかいた後は必ずシャワーを浴びるなり、タオルでその汗をぬぐうように言われませんか。また、風邪を引いて、熱が出ているときは温かい布団で寝て、たっぷりと汗をかきなさいと言われるでしょう。これらのことは水蒸気の特性によるものなのです。水が水蒸気という気体になるときには熱が発生します。この熱のことを蒸発熱といいますが、水蒸気の場合この蒸発熱が極めて大きいのです。ある物体についていた水が蒸発するときには同時にその物体から熱が逃げていってしまうということなのです。だから、汗をかいて、その汗が蒸発するというのは人間の体から熱を奪っていくということになり、汗をふかないと風邪を引いたり、逆に高熱のときは汗をかいて、体内から熱を逃がそうとするのですね。これは何も人間の体に限ったことではありません。暑い日など、ぬるくなってしまったワインのビンに水でぬらした新聞紙を巻きつけて、窓から出して一時間ほどドライブでもしてみてください。ビンの中の熱が奪われて、キンキンに冷えてしまいますから。
最後に液体である水ですね。水の特性はやはり表面張力にあるでしょう。これは知っている人も多いですね。コップの縁からあふれそうで、あふれないというあれです。表面張力とは物質の分子が互いに引っ張り合う力のことで、水の場合はこの表面張力がとても大きい。とはいってもその大きさは二番目です。一番大きいのは水銀です。温度計などに使われているものですね。この水銀は水の7倍弱の表面張力をもっています。だから、温度計を誤って割ってしまった場合など水銀は他の液体のようにベチャットならないですよね。コロコロと転がってしまうのです。水も水銀ほどではないにしろバラバラになるのではなく、固まりますよね。表面張力というのは分子同士が一緒にいようとする団結力みたいなものなんですね。また、私が聞いた話で最も驚いたのが水の物質を溶かす力です。つまり、水はあらゆる物質を溶かします。全ての物質をです。木だろうが、鉄だろうが、人の体であろうが、時間をかければ何でも溶かしてしまうのです。この溶かす力はあらゆるものを溶かしてしまうという点で水が一番優れているでしょう。他にも水の優れている点というのは数多くあります。熱容量や伝導率、融解熱はあらゆる液体の中で最高もしくは二番目に高いですし、細い管に入った水が上に上ろうとする毛細管現象と呼ばれるものも水に特有のものです。
こうして水、氷、水蒸気と見てきましたが、それぞれに特性があることは分かってもらえたでしょうか。前半でも言いましたように、水は私たちの身の回りにあふれています。そのために水のことを意識するというのは今までなかったことでしょう。しかし、身の回りにあふれている、当然とされているからこそ、そのことを真剣に考えなくてはならないのも事実です。そして、ひとたび水について考えて見ますと、水は他の物質には決して見られない特性があることが分かりました。その特性によって私たちの生活はずいぶんと快適なものになっていることがわかりました。「水を大切に」という誰でも一度は耳にしたことがある標語ですが、これは真実ですね。飲料水としての水だけではなく、海や湖、風呂の水という全ての水です。それらを大切にするというのは、地球を、そして人間を大切にするということを意味します。今日の話で少しでも水という物質の不思議さや素晴らしさを分かってくれたら嬉しいです。以上。