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氷の白く濁った物の正体
私たちが一般に水と言っている物は、水道水や井戸水等とお店で売られているミネラルウォーター等があります。分子記号はH
2Oですが、他にも色々な物が溶け込んでいます。マグネシウム(Mg) カルシウム(Ca) 等のミネラルと呼ばれる物や、鉄(Fe) 銅(Cu) 等の金属イオン、塩素(Cl) 窒素(No3) 等のガス系のイオンなど様々なものが溶け込んでいます。又炭酸や空気といったものも目には見えない状態で溶け込んでいます。
おいしい水の条件はミネラル分と炭酸などの溶け込んでいる量によって決まってきますが、氷にとってはそれらのものは不純物となってしまいます。そして水が氷に変化してゆく時には、純粋な水(H
2O)から凍っていくと言う性質を持っています。
つまり純粋な水の部分は透明になり、最後に残った水に溶け込んでいた様々なイオン達が凍った部分が白く濁って見えるのです。
なおミネラル分などが混ざっている量は、水道法という法律によって決められていますが、規定の範囲が幅広く、地域によって白濁の度合いは違っていると思います。


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家庭用の冷蔵庫ではなぜ氷の真中に白く濁ったものが出来るのでしょう
冷蔵庫の冷凍室は、−18℃〜−20℃位に冷やされています。部屋全体がその温度になっていて、製氷皿などに入れた水は、上下左右の全体から同じように凍りはじめます。時間がたつにつれて先ほどのミネラル分や空気など溶け込んでいた物質は真中の方へ押しやられてしまい、最後には行き場を失い真中で凍ってしまいます。

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透明の氷を作る条件
私たちの会社は透明の氷を作る為に氷柱(つらら)をお手本にしました。
つららは、皆さんもご存知のように透明で硬くてとてもきれいな氷です。なぜこの様な氷が出来るのでしょう。
@つららは軒先などに良く出来ますが、これは屋根などの雪が解けてきた水が流れながら凍ってゆきます。流れることによって中に溶け込んでいる空気などを追い出して純粋な水だけを凍らせます。(
条件1 水を動かせる 流速
Aつららは気温が比較的高いとき(専門用語で緩低温と言います)−10℃位でゆっくりと時間をかけて凍ります。(
条件2 ゆっくりと凍らせる 緩慢凍結
Bつららとは関係ありませんが、出来るだけ純粋な水を使うことも大切です。私たちの会社では、水道水を純水機という特殊な機械に通して純度の高い、きれいな水を使って、氷を作っています。(
条件3 純粋な水を使う

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家庭用の冷蔵庫で透明な氷を作るには
残念ながら完全に透明にすることはちょっと難しいかもわかりません。
技術の発達により今売られている家庭用冷蔵庫でも、色々な技術が取り入れられて、かなり透明に近い氷を作れる物が出てきています。製氷水をフィルターに通すとか,製氷皿を振動させるとか、色々とありますが完全なものはまだ無い様です。
ただ先に述べました条件が満たされれば可能性はあります。
条件1は、家庭用冷蔵庫においては少々難しく、かわりに全体を凍らせずにある一定の面だけを冷やしてゆくことが出来れば氷の真中に不純物を凍らせるようなことを回避できると考えます。つまり不純物を端に追いやることです。
条件2は、温度調節機能のある冷蔵庫なら簡単です。無ければ氷を作りたい容器に断熱性の良いもの、例えば発砲スチロールのようなものを巻きつければ可能と思います。
条件3は、純水を作るあるいは手に入れるのは、一般家庭では困難ですが、蒸留水なら薬局やガソリンスタンド(車のバッテリーの補充液)など割と簡単に手に入れることが出来ます。

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やってみよう
長々と難しいことを書いてきましたが実験してみるのが一番手っ取り早いと思いますので実際にやってみましょう。
準備するもの
@紙コップ(プラスチック製でも良い、ガラス製は氷が膨張し割れる為不可、金属製は熱伝導が良すぎるので不可)
A断熱材(私たちが使用したのはよくお菓子などに入っている緩衝材<名前がわからないのですがプチプチと潰すと楽しい物です。
B蒸留水(薬局などで売っている精製水)

実験手順
@紙コップの側面に断熱材を巻く。[写真A
A蒸留水を半分くらい入れて上面も断熱材で蓋をする。[写真B](下面は残しておく。[写真C])
B冷凍庫に入れる。(比較するために紙コップだけのものも入れてみると良くわかります。)[写真D
C約24時間置いてから取り出す。


写真A

写真B

写真C

写真D
Y 実験結果
全体を完全に透明にすることはできませんでしたが下半分は完全に透明になりました。紙コップに何も巻かないで凍らしてみたものと比べると良くわかります。[下の写真]この結果からわかるように家庭でも工夫すれば透明な氷が作れます!
しかし、やはり透明な氷を作るためには水を動かしながら凍らすということが第一条件だと思われます。

断熱材を巻いたもの

紙コップだけのもの