How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

翻訳: Naomi Mandel 校正: Tomoyuki Suzuki

How come some insects are able to walk

ある種の昆虫はどうして

on the surface of a pond,

池の表面を歩くことができるのでしょうか？

but you quickly sink to the bottom

でもあなたが水面を歩こうとすると

when you try to walk on water?

すぐ底に沈んでしまいます

And why do lakes freeze from the top down in winter?

池はなぜ冬に表面から 凍っていくのでしょうか？

In a word, the answer to all these questions is polarity.

答えを一言でいえば 極性です

Water is a simple molecule

水は酸素原子１つと

made up of one oxygen atom and two hydrogen atoms,

水素原子２つからなる 単純な分子ですが

but it is essential to life.

それは 生命に欠かせません

In fact, water makes up approximately 60%

事実 水は

of the adult human being's body weight.

大人の体重の60％を占めます

The polarity within those water molecules

分子内の極性は

gives this common substance the properties

水という ありふれた物質に

that make it unique and life-sustaining.

独特でかつ 生命を維持する特性を 与えています

Polarity refers to the unequal sharing

極性とは１つの分子内での

of electrons within a molecule.

電子の不均等な配分を意味します

For water, the bonding between the oxygen atom

水では酸素原子１つと

and two hydrogen atoms within a single water molecule

水素原子２つが １つの水の分子の中で

is like a tug-of-war between a big, strong football player

堅強なフットボール選手と可愛らしい幼児の

and a cute little toddler.

綱引きのように結合しています

Oxygen is a larger atom,

酸素原子は水素より大きく

with more protons in its nucleus than hydrogen.

核には より多くの陽子を持っています

These positive charges are like a person's physical strength.

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

They're able to attract

正の電荷をもった陽子は

the negatively charged electrons in the bond,

結合中の電荷をもった 電子を引きつけます

just like a strong individual is able to overpower

それは綱引きで力の強い人が

a weaker individual in a tug of war.

力の弱い人を圧倒するようにです

So, oxygen is able to attract

酸素は

more than its fair share of electrons.

公平な配分以上の電子を引き寄せます

Because hydrogen is smaller and has less strength,

それは水素が小さくて弱く

or fewer protons,

陽子の数も少なく

it loses the tug of war

綱引きに負けて

and attracts fewer than its fair share of electrons.

公平な配分以下の電子しか 引き寄せられないからです

So, the oxygen in water behaves as though it's negative,

ですから 酸素は水の中で負に帯電し

and the hydrogens behave as though they're positive.

水素は正に帯電しています

The bonds within a single water molecule

水の１分子中の結合は

are called polar covalent bonds.

極性共有結合と呼ばれます

Covalent means that the electrons are shared.

共有とは 電子を共有するという意味です

But, as we just learned,

しかし先ほど学んだように

polar means that these electrons are not shared equally.

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

In water, the oxygen acts negative

水では酸素が負に荷電し

and the hydrogens act positive.

水素は正に帯電したものとして 作用します

Since negative and positive attract,

負と正は互いを引きつけるので

that oxygen is attracted to the hydrogen atoms

酸素は近くにある水分子内の

in neighboring water molecules.

水素原子に引きつけられます

A special type of bond forms between water molecules,

水分子同士の このタイプの結合は

known as a hydrogen bond.

水素結合と呼ばれます

Hydrogen bonds don't just happen in water either.

水素結合は水の中に限って 起こるのではありません

They can form between a water molecule

水分子とその他の物質―

and different substances that are polar or ionic.

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

Water's ability to stick to itself is called cohesion,

水同士が結合する能力を凝集力と言い

while water's ability to stick to other substances

一方 水が他の物質と結合する能力を

is called adhesion.

接着力と呼びます

Now, think back to the initial questions.

では元の質問に戻りましょう

First, why are some insects able to walk on water?

昆虫はなぜ水面を歩く事ができるのでしょうか

Surface tension due to hydrogen bonding

水素結合によって生じた表面張力が

creates a thin film on the surface of water

水面に薄い膜を張り

that gives enough resistance

それが抵抗力を与え

for super-light insects to walk on.

極軽い昆虫が歩く事ができます

You can't walk on it

しかしあなたは歩けません

because the hydrogen bonds aren't strong enough

水素結合はあなたを支えるほど

to hold you up.

強くはないからです

Why does ice float on top of liquid water?

なぜ氷は水に浮くのでしょう

For most other substances,

ほとんどの物質では

the solid state is more dense than the liquid state,

固体は液体より密度が高いですが

but that is not the case for water!

水の場合は違います！

Hydrogen bonds keep water molecules

氷の水素結合においては

farther apart in frozen water than in liquid water.

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

The farther apart the molecules are,

分子が離れるほど

the less dense that solid is.

密度は低くなります

So ice is about 9% less dense than water,

そのため 氷は水より９％密度が低く

which means it floats on the top.

氷が水に浮かぶわけです

That's why lakes freeze from the top down

これが湖が表面から凍り始め

and aquatic life is able to survive

水中の生物が

through a cold winter every year.

毎年寒い冬にも生き延びられる理由です

It is the polarity of the water molecule

水の分子の極性と

and the resulting hydrogen bonding

水素結合の結果が

that account for water's unique properties.

水の特性を作り出しています

So, the reason that water is so special,

あなたの細胞の中の水から

from inside your cells

世界中の海まで

to the world's oceans,

水が特別なのは

is simply because it is a polar molecule.

単にそれが極性分子だからです