ゴムが伸び縮みするのはなぜ?『チコちゃんに叱られる!』

2020/6/5放送『チコちゃんに叱られる!』
夏菜さん、大竹まことさんをゲストに迎えています。

チコちゃん「ゴムが伸び縮みするのはなぜ?」

ゴムがまるで水のようだから

詳しく教えてくださるのは、ゴムの分子に詳しい東京工業大学の中嶋健教授です。

ゴム分子は水分子と似た性質を持つ

ゴムが伸び縮みする理由はゴムの分子がまるで水みたいだからです。

ゴムの分子は1本の紐のようなもの

ゴムの分子は非常に特徴的なので、まずは分子の構造について説明しましょう。
最近は石油から作る合成ゴムが多いですが、本来もともとゴムの木から採取された白い樹液などを主な原料として作られていました。

ゴムの樹液からできた部分を科学的に分析するとゴムの分子がたくさん繋がって紐のような状態になっています。
紐のようなゴム分子は1本がおよそ100ナノメートル(1万分の1ミリメートル)であり、電子顕微鏡でも見えないくらいの小ささです。

ゴム分子は水分子と似た性質を持つ

このゴム分子は水の分子のように動き回ります。
水の分子がどのように動いているかというと、液体の水は固体である氷に比べて決められた範囲の中で分子が自由に動き回っている状態です。

ゴムの分子も同じような性質なのです。
ゴムの分子は常に自由に決まっていて、水と同じような性質があります。

輪ゴムが太くなったり細くなったりできるのは分子が自由に動いているからなのです。
水に例えると、水が100ミリリットルのビーカーに入っていると太く、メスシリンダーに移すと同じ100ミリリットルにも関わらず細くなります。

これと同じことがゴムのの中で起きているのです。
ゴム分子は水のように自由に動き回ります。
なので、同じ体積のまま太くなったり細くなったり、形を変えることができます。

ゴムは毛糸が絡まったようなもの

まず、ゴムが縮んでいるときは長い紐のような分子が幾つも絡み合ってぐちゃっとしてる状態です。
このときは自由に動き回っています。

ゴムが引っ張られると分子が動き回れなくなります。
でもゴムの分子は自分たちが自由に動き回りたいと思う性質があるので元に戻りたがるのです。

これがゴムが伸び縮みする秘密です。
なかなか実感できませんよね。

あとがき

はい、実感できませんでした。

要はゴムの分子が長い1本の紐のようなもので、輪ゴムはたくさんのゴム分子が絡まってできている。
そしてゴム分子自体は水と似た性質を持っていて縮んでいる状態は分子が自由に動き回っている。

しかし、ゴムを伸ばすと分子1つ1つが引き延ばされて身動きが取れない状態となる。
ゴム分子は自由に動き回りたい性質を持っており、元に戻ろうとしたがる。

そんな感じですけど、すっきり腹に落ちませんね。
むずかしいです。

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