純水（純粋なH2O）は標準大気圧（1標準気圧、約101.325 kPa）下での凝固点（＝融点）が0.00℃と定義されています。これは液体と固体の平衡温度であり、温度がこれを下回ると理想的には氷が形成されます。実際には不純物や過冷却の影響で固化が遅れることがありますが、純水の基準値は0℃です。物理化学や気象学での基準温度として重要な値です。
Q1 : 塩化カルシウム(CaCl2)を水に加えた場合のバンホフ係数iは理論上いくつか？
塩化カルシウム（CaCl2）は溶解すると理想的には一つのCa2+イオンと二つのCl−イオン、合計3個の粒子に分かれるため、理論上のバンホフ係数iは3になります。実際の溶液ではイオン間の相互作用やイオン対の形成などで実効的なiは3より小さくなることがありますが、理想的・近似的な計算ではi=3を用います。これが凝固点降下や沸点上昇の計算で重要なパラメータです。
Q2 : 凝固点降下の式 ΔTf = i Kf m におけるiは何を表すか？
式ΔTf = i·Kf·mにおけるiはバンホフ係数（van't Hoff factor）で、溶質が溶解して何個の粒子に分かれるかの指標です。電解質は電離してイオン数を増やすためi>1となり、例えばNaClは理想的に2、CaCl2は3です。実際の溶液ではイオン間引き寄せやイオン対形成により実効iは理想値より小さくなることがあります。Kfは溶媒固有の凝固点降下定数、mは溶質のモル濃度（mol/kg）です。
Q3 : 氷の融点が水素結合によって高くなる理由として最も適切なのはどれか？
水が比較的高い融点（0℃）を持つ主因は水素結合によるものです。水分子間で形成される水素結合は強い分子間力であり、分子を規則的な氷の結晶格子に並べることで安定な固相を作ります。この安定化のために固相から液相へ遷移するために必要なエネルギー（熱）が大きくなり、結果として融点が高くなります。水素結合の存在は水の物性（比熱、表面張力、密度の異常）にも大きく影響します。
Q4 : 海水の平均的な凝固点は約何度か？
一般的な海水（平均塩分約35‰、質量パーセント約3.5%）の凝固点は約-1.8℃です。塩分が増えるほど凝固点は低下し、これは凝固点降下のコリゲート効果によります。なお、純粋なNaCl–H2O系の共晶点（最も低い凝固点）は約-21.2℃付近で、これは非常に高濃度の塩分が存在する場合に相当しますが、海洋環境では通常-1.8℃付近が代表値です。
Q5 : 超冷却（スーパークーリング）について正しい記述はどれか？
超冷却とは、液体がその平衡凝固点よりも低い温度まで冷却されても、核生成（晶析のための微小な核）が発生しないために固化せずに液体のまま存在する現象です。実験条件や容器の清浄さ、掻き混ぜや衝撃などの刺激により急に核生成が起こると一斉に固化することがあります。大気中の過冷却水滴や冷却ガラス製品の実験などで観察されます。
Q6 : 物質の三重点 (triple point) が示す意味として正しいのはどれか？
三重点（triple point）は、ある物質において固体・液体・気体の三相が同時に平衡にある特定の温度と圧力の組合せを指します。各物質ごとに一意の三重点が存在し、例えば水の三重点は温度0.01℃、圧力約611.657 Pa（0.00604 atm）で定義されています。三重点は熱力学における基準状態の決定や相図の理解において重要です。
Q7 : 純水の標準大気圧における凝固点は何度か？
純水（純粋なH2O）は標準大気圧（1標準気圧、約101.325 kPa）下での凝固点（＝融点）が0.00℃と定義されています。これは液体と固体の平衡温度であり、温度がこれを下回ると理想的には氷が形成されます。実際には不純物や過冷却の影響で固化が遅れることがありますが、純水の基準値は0℃です。物理化学や気象学での基準温度として重要な値です。
Q8 : エタノールの凝固点（融点）はおおよそ何度か？
純粋なエタノール（エチルアルコール、C2H5OH）の融点は約-114.1℃です。これは分子間相互作用や分子構造に起因し、水に比べて結晶化しにくいため非常に低い温度で固化します。-78.5℃は二酸化炭素の昇華点（1気圧での昇華温度）に近い値、-21.2℃は塩化ナトリウム水溶液の共晶温度に関連する値、5.5℃はベンゼンの融点に近い値です。
Q9 : 二酸化炭素の常圧下での挙動として正しいのは？
二酸化炭素（CO2）は常圧（1気圧）では固体（ドライアイス）から直接気体へ昇華します。1気圧での昇華温度は約-78.5℃です。液体CO2が存在するためには圧力が三重点以上（約5.11 atm以上）で、三重点温度は約-56.6℃、三重点圧は約5.11 atmです。したがって常圧下では液体相は現れず、固体と気体の相変化（昇華）が起きます。
Q10 : 塩化ナトリウムを水に溶かすと凝固点はどうなるか？
塩化ナトリウム（NaCl）などの溶質を水に溶かすと、溶液の凝固点は溶媒の純物質より低下します。これは凝固点降下と呼ばれるコリゲート性質で、溶質粒子が溶媒分子の結晶化（固体化）を妨げるためです。式ΔTf = i·Kf·mで表され、NaClは電離して2つのイオン（Na+ と Cl-）を生じるため理論的にはバンホフ係数i≈2で、同じモル濃度の非電解質よりも大きな降下を生じます。
まとめ
いかがでしたか？ 今回は凝固点クイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回は凝固点クイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
