成分の状態変化について

2022年3月4日 12:59

アロマセレクトのシニアマネジャー坂本は化学のエキスパート。彼が過去に書いたサイエンスブログはとても興味深いのでnoteでも紹介したい！ということで人気のある記事を抜粋、再構成して掲載していきます。

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こんばんは、坂本です。

今夜の金曜ロードショーは映画「耳をすませば」です。好きな映画です。精油（エッセンシャルオイル）に例えるとクロモジ精油です。意味不明ですね・・・。

さて、そんな昨今、精油に関する科学の話を一つすると芋づる式に別の話題もしてしまう。そのたびにアロマの話からズレていってしまうというジレンマを感じています。

しかし！　ブログなのでまぁ良いかと自分に言い聞かせております。

アロマセレクトの精油抽出の手法は水蒸気蒸留です。水蒸気蒸留では精油を気化させて、それを液体に戻しています。

ちょっと待て！

気化させたということは気体になっていることですよね。小学校や中学校で習った気体、液体、そして固体とありますが、これってそれぞれどんな状態なんでしたっけ？

おさらいをしてみたいと思います。（中学受験や高校受験を迎えている生徒さんがいらっしゃったら、役立つかもしれませんよ）

固体ってどんな状態？

精油を目にするのは通常は液体の状態ですよね。香りを嗅ぐときは気体の状態でしょうか。なので固体と精油ってもっとも縁遠いところにありますが、固体と液体と気体を説明するときに、固体からお話すると分かりやすいので、固体を最初に取り上げますね。

固体は分子同士がお互いに強く相互作用している状態です。簡単にかみ砕いていうと、分子同士の距離が決まっている状態です。

例えばクロモジ精油に含まれる成分であるリナロール。ものすごく大量に含まれていますが、リナロールとリナロールの間の距離が決まっている状態です。距離が決まっているということは、ある形で固まるとその形状を維持できるということです。

氷は固まった状態で製氷機の器から出しても形は崩れませんよね。水の分子同士の距離が変わらない状態になっているのです。冬の富山でよく見かけるつらら。つららは凍っているので、容器で覆わなくても形は崩れませんね。水の分子同士ががっちりとくっついているのです。

液体は、分子同士がほどよく近づいている状態です。

クロモジ精油を例にとると、リナロールという分子同士の距離が固体の時よりは離れていて、気体の時よりは密着している状態です。「ほどよく」と言ってもアバウト過ぎてよくわからないですよね。

分子同士が固体ほどではないけれども密集していて目に見えるくらいの状態です。水もそうですし、瓶詰された精油もそうですね、目で認識することができますよね。でも、固体と違って分子同士の距離が定まっていない程度の相互作用のため容器から出すと流れていってしまいます。

ここまでお話するともうお分かりだと思います。もはや分子同士の距離が遠くてお互いに作用しているとは言い難い状態です。

密度が薄いので目にはほとんど見えませんよね。それでもある程度集まっていればガス状で認識できる場合もありますが。分子同士がお互いに作用しないのでどんどんと離れていきます。体積も広がっていきます。

小瓶に入っている程度の体積の液体の精油だけれども、フタを開けて気化させると部屋全体に香りが広がります。これって、つまるところ体積が大きくなったと言い換えることもできます。

まず、ちょっとした用語の解説から。

固体から液体に変化することを融解と言います。液体から気体に変化することを気化と言います。

逆に気体から液体に変化することを液化あるいは凝縮と言います。液体から固体に変化することを固化と言います。

これらの状態変化は色んな要因で発生します。例えば一番分かりやすいのは温度変化ですね。寒くなると気体が液体になり、さらに固体になります。逆に温かくなると、氷は水になり、さらに温めると沸騰して気体になります。

もう一つ状態変化を起こす方法としてメジャーなものがあります。圧力を変化させることです。

密閉した容器の中に気体を閉じ込めて、容器をつぶして体積を小さくしていくと気体は液体になり、そして固体になっていきます。（例外もあります。水は通常は圧力を高めても水のままで氷にはなりません。水や氷は身近な物質ですが、物質の性質としては例外が多い物質です）

さて、温度の話に戻しましょう。気化というのは液体の表面から少しずつ液体が気体に変化することです。液体が気体に変化する分かりやすい状態は気化よりも沸騰ですね。

100℃になると水はぐつぐつ泡がでて気体になります。0℃より温度が下がると水は氷になります。沸騰する温度を沸点、固体になる温度を凝固点と言います。水はそれぞれ100℃と0℃です。

さて精油の場合はどうでしょうか。

リナロールは沸点が198℃です。198℃まで熱するとぐつぐつぼこぼことなって気体になります。凝固点は・・・マイナス57℃です。

固体の精油をなかなか見ないはずですね。水や比べて圧倒的に低温にしないと固体になりません。でも、いずれ凍った状態の精油も見てみたいものです。

実験室で低温を作り出すために使われるのは液体窒素です。マイナス200℃近い冷たさです。液体窒素でも借りてきて精油を冷やしてみたいです。綺麗な結晶のリナロールになるのかなぁ・・・。実際に見たことがないので断言できないのが悲しいですが、興味のある内容の一つです。氷の精油なんて販売してみたいものです。

ということで、カントリーロードを聞きながらテレビを見ることにします。ではでは。

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