CH4(メタン)は水に溶けますか? [+ 知っておくべき 3 つの事実]

CH ₄ (メタン) は水にあまり溶けません。メタンは非極性分子ですが、水は極性溶媒です。メタンと水の極性の違いにより、メタンと水は強い引力を形成できず、その結果、溶解度が低くなります。

まあ、それは単純な答えでした。ただし、このトピックについては、コンセプトを明確にするために知っておくべきことがいくつかあります。

それでは早速本題に入りましょう。

なぜメタン (CH4) は水に溶けないのでしょうか?

メタン (CH ₄ ) は、2 つの物質の極性が大きく異なるため、水に不溶であると考えられています。物質の水への溶解度は、分子間力を介して水分子と相互作用する能力に依存します。

水は極性の高い分子です。つまり、水素原子には部分的に正の電荷があり、酸素原子には部分的に負の電荷があります。この極性により、水分子は相互に、また他の極性物質と強い水素結合を形成することができます。

しかし、メタンは非極性分子であり、1 つの炭素原子に結合した 4 つの水素原子から構成されており、顕著な電荷分離がありません。

水とメタンは極性が異なるため、互いに強い分子間相互作用を形成しません。水の分子は水素結合によって互いに集まる傾向があるため、メタンのような非極性分子がこのネットワークに適合することが困難になります。

その代わりに、メタン分子は他の非極性分子と凝集して水分子を排除する傾向があり、その結果、水溶解度が低くなります。

メタンは水にあまり溶けませんが、非極性分子間の分散力が弱いため、ある程度は溶解する可能性があることに注意することが重要です。

しかし、水に容易に溶解して溶液を形成する極性物質と比較して、メタンの溶解度は非常に低いと考えられています。

はい、メタン (CH ₄ ) は他の非極性溶媒に溶解します。非極性溶媒はメタンと同様の極性特性を持っており、それらが有利に相互作用して溶液を形成することができます。非極性溶媒は、大きな正または負の電荷を持たず、強い水素結合や双極子間相互作用を起こしません。

メタンが溶解できる非極性溶媒の例は次のとおりです。

ヘキサン (C ₆ H ₁₄ ):ヘキサンは一般的な非極性溶媒であり、研究室で頻繁に使用されます。極性が低く、メタンなどの無極性物質を効果的に溶解します。
トルエン (C ₇ H ₈ ):トルエンは、有機化学で一般的に使用されるもう 1 つの非極性溶媒です。メタンなどの非極性化合物の溶解に効果的です。
四塩化炭素 (CCl ₄ ):四塩化炭素は、過去に一般的に使用されていた非極性溶媒ですが、環境への影響のため、あまり一般的ではありません。メタンなどの無極性物質を溶解できます。

これらの溶媒はメタンと同様に弱い分子間力を持っており、良好な相互作用と溶解を可能にします。ただし、水は極性の高い溶媒であるため、これらの溶媒は水と混和しないことに注意することが重要です。つまり、水とよく混合しません。