菓子の袋に入っている乾燥剤は、袋の中の湿気を減らすためのものです。ただし、水がなくなって何も残らなくなる、という説明ではありません。水分は乾燥剤側へ取り込まれています。「空気中の水分が減った」と「容器全体の水が消えた」を分けると、重さの問題までつながります。
同じ役割でも、同じ物質ではない
乾燥剤は用途を表す名前です。代表的なものにシリカゲルと生石灰がありますが、水分を取り込む仕組みは同じではありません。シリカゲルでは多くの小さな穴の内側を含む広い表面に水分が吸着します。生石灰では、水と反応して消石灰という別の物質になる変化が起こります。
生石灰は酸化カルシウム、消石灰は水酸化カルシウムです。石灰岩の主成分である炭酸カルシウムとも区別します。「石灰」という文字を見ただけで、全て同じ性質として扱わないでください。食品のそばに入っていても食べ物ではありません。袋を開けたり、水をかけたりする実験はせず、ここでは表示と資料から考えます。特に生石灰と水の反応は熱を出します。
また、湿気を減らす乾燥剤と、酸素を減らす脱酸素剤も役割が違います。どちらも食品の品質を保つために入れる小袋ですが、小袋の形が似ていることは、中身が同じ証拠になりません。実物の表示で物質名や用途を確かめる姿勢が必要です。
減ったのは、どこにある水分か
密閉容器の中で、空気中の水分が乾燥剤へ移ったと考えてみましょう。乾燥剤を含む小袋の重さは増える一方で、乾燥剤以外の部分にある水分は減ります。外へ物質が出なければ、容器と中身を合わせた重さは変わりません。量る範囲を変えると、違う結果になるのです。
乾いた食品を一緒に入れた場合は、食品と空気の間でも水分が移動します。乾燥剤の増加量を、初めの空気に含まれていた水蒸気の量だけと決めることはできません。容器の内壁や中の物も水分の行き先・出発点になり得ます。どの物を入れたかという条件が、省略できない理由です。
例題1｜小袋が重くなると、箱も重くなる？
架空の密閉箱があります。箱と全ての中身を合わせた重さは500g、乾燥剤の小袋だけでは10.0gでした。しばらく後、小袋は10.6gになりました。この間、箱の外との物質の出入りはなく、小袋の変化は水分を取り込んだことだけによるとします。箱全体の重さと、小袋が取り込んだ水分の重さを求めましょう。
答え・解説： 箱全体は500gのままです。小袋が取り込んだ水分は10.6−10.0＝0.6gです。箱の中のほかの部分から小袋へ移ったので、全体へ0.6gを足す必要はありません。小袋以外の部分の合計の重さは、同じ0.6gだけ減ったことになります。
「乾燥したら軽くなる」と覚えるだけでは、測る物を見失います。乾燥させられた物と、水分を受け取った乾燥剤では、変化の向きが反対です。てんびんの皿に載せた範囲を線で囲んでから、増減を判断するとよいでしょう。この例では反応に伴うごく小さな質量変化などは扱わず、中学受験の重さの保存として考えます。
例題2｜たくさん入れれば、永久に乾燥する？
計算用の模型で、乾燥剤1gが最大0.20gの水を取り込めるとします。初めに水を取り込んでいない乾燥剤5gを使い、すでに0.70g取り込みました。この後、さらに取り込める水の最大量はいくらですか。
答え・解説： 初めの上限は5×0.20＝1.00gです。残りは1.00−0.70＝0.30gです。この値は、例題で決めた容量だけを使う模型で、実際の製品の吸湿能力を示していません。
実際のシリカゲルの吸湿量は温度や湿度、種類などに影響されます。水分が移る速さも関係するので、上限までの余裕があれば一瞬で湿度が下がるわけではありません。袋を開け続ければ外から水分が入り、その分だけ乾燥剤の働ける余地を使います。密閉する工夫と乾燥剤を入れる工夫は、別々でありながら組み合わせて役立ちます。
湿度の数字だけで、重さまで決めない
同じ容器の湿度が下がっても、気温が変わっていれば、その低下を全て乾燥剤の働きとすることはできません。相対湿度は気温によって変わるからです。比較するなら、乾燥剤なしの容器も用意するという考え方に加え、温度、容器の大きさ、入れた物、時間をそろえる必要があります。
観察を整理するときは、物質名、減らしたいもの、量る範囲の三つを書きます。シリカゲルの吸着は活性炭の吸着と比較でき、湿度の読み方は湿度の割合と気温へ戻れます。用途の似た道具でも、仕組みと測定結果を一つずつ分けて理解しましょう。