水はアルコールよりも電気をよく通すため、短絡を引き起こします。また、水は金属を腐食しますが、アルコールは腐食しません。水はアルコールよりも蒸発に時間がかかります。
知的な刺激を求めてお茶を飲みながらスマートフォンで ScienceABC の記事を楽しんでいたとき、スマートフォンが滑り落ちてカップに落ちて、事実上両方を破壊したことを覚えていますか?
従来の通念では、液体と電子機器は相性が悪いとされていますが、お茶が携帯電話にどのような影響を与えたか正確に知っていますか?また、そのお茶をアルコールに置き換えた場合、結果は同じでしたか?
その答えは、水とアルコールの化学的および物理的性質の違いによって説明されます。
水の化学
水分子には、化学式 H2O で表される 1 つの酸素原子に結合した 2 つの水素原子があります。酸素と水素は電子対を共有することで結合を形成し、対の各電子はそれぞれ水素と酸素によって供与されます。これを共有結合と呼びます。電子を共有すると、電気を伝導するための自由電子がなくなります。実際、純粋な脱イオン水は電気を通しません。
酸素には、水素よりも電子を自分自身に引き寄せる驚くべき特性があります (電気陰性度 ）。水分子では、電子対は酸素と水素により強く結合しています。したがって、部分的な負電荷が O 原子上で発生し、部分的な正電荷が H 原子上で発生します。水分子の形状は、電荷の分離があるようなものです (正電荷と負電荷の中心は一致しません)。
分子は、メタンや CH4 のように、電気陰性度の異なる元素を持っていても、無極性である場合があります。これにより、水は極性 (反対の電荷の極を持つ) 分子になります。これにより、Ca2+、Mg2+、Na+、Cl– などのミネラルが溶解します (水分子のマイナス極がプラスに帯電したミネラル イオンを引き付け、逆もまた同様です)。これらのイオンは、電位差の存在下で電気を伝導できます .
また、分子間水素結合により、水中では分子間結合が強い。これが、アルコールに比べて水の沸点が高い理由です。
共有結合と水素結合を示す水分子の構造式 (Photo Credit :OpenStax College
/ウィキメディア・コモンズ)
アルコールの化学
一般的に、アルコールは酒または医療目的の液体を指します。ただし、科学では、アルコールは単一の液体ではなく、官能基を持つ有機 (つまり、炭素含有) 化合物のクラスです。 （-おー）。官能基は原子の集まりであり、結合した有機化合物にいくつかの特徴的な特性が関連付けられています。
水の場合と同様に、要素間で形成される結合は共有結合 (電子の共有) です。これは、電気を伝導するための自由電子とイオンの欠如につながります。したがって、純粋なアルコールも絶縁体です。
炭素鎖とミネラルイオンの間に立体障害（既存の種からの反発による新しい種の適応の難しさ）が存在するため、ミネラルイオンをアルコールに溶解することは水に溶解するよりも困難になります。電荷の大きさもアルコールでは小さくなります.
電気陰性度の高い O は一方の端に付いているため、電子対をそれ自体に向かって引き付け、部分的な負電荷を獲得し、部分的な正電荷を他の原子に与えます。アルコールは、極性末端 (-OH) と非極性末端 (炭素鎖) を持つものとして視覚化できます。これにより、アルコールは両親媒性化合物 (極性化合物と非極性化合物の両方と結合するのに適しています) になり、洗浄と消毒の両方に用途があります。
また、アルコールの分子間引力は水よりも弱い（かさ高い炭素鎖の存在による立体障害）。したがって、水よりもアルコールの方が気化しやすい .
棒は炭素鎖を表し、-OH は官能基です (写真提供:Peter Hermes Furian/Shutterstock)
電子機器に対する水の影響
水が電子機器に接触することによる影響は、短期的な影響と長期的な影響の 2 つの部分に分けることができます。
水には溶解したミネラルイオンが含まれているため、電気を通すことができます。電源がオンになっているデバイスが水と接触すると、デバイス内の複数の端子が同じ導体、つまり水と接触します。電流の流れの代替パスが作成され、電気が本来あるべきでない方向に流れ始めます。これを短絡と呼びます。短絡時には、短時間に大量の電流が流れ、過熱し、最悪の場合、発火します!
ほとんどのデバイスは DC バッテリーを電源として使用するため、水がバッテリーのアノードとカソードに接触すると、可燃性の H2 ガスと O2 ガスが発生して電気分解が起こります。
水には溶存酸素 (O2) 分子も含まれています。すべての電子機器には PCB (プリント回路基板) が含まれています。 PCB には、導体として銅、金、パラジウムなどの金属があります。水にさらされると、金属が電子を失い、金属酸化物層を形成する酸化還元反応が起こります。時間の経過とともに、端子内の導電性金属の体積が減少します (分解)。極端な場合、金属は構造的に弱くなり、壊れます。
LED/LCD ディスプレイ画面には、照明を提供するバックライト パネルが含まれています。バックライト パネルに水が入ると、光の不適切な屈折が発生し、結果として表示が歪みます (かすんだ外観、黒い斑点など)。
腐食損傷を受けた半導体 (写真提供:Binarysequence/Wikimedia commons)
さらに、水分子がスピーカーを遮り、出力がこもる可能性があります。
電子機器に対するアルコールの影響
アルコールには、水に含まれるイオン性不純物ほど高濃度の溶存イオン性不純物は含まれていません。アルコールが電子機器と接触すると、自由荷電種 (イオンと自由電子) がなくなるため、導電率に影響がなくなります。したがって、短絡は発生しません。
アルコールは水よりも速く蒸発するため、アルコールが電子部品に損傷を与えるのに十分な時間残留する可能性が排除されます。したがって、ディスプレイとスピーカーが台無しになる確率が減少します。
さらに、アルコールは極性化合物と非極性化合物の両方に結合できるため、アルコールは親油性細菌の脂肪細胞膜に結合し、微生物のタンパク質を変性させて効果的に殺します.したがって、アルコール (特にイソプロピル アルコール、IPA) は洗浄剤として頻繁に使用されます。
イソプロピル アルコールは、広く使用されている洗浄剤です (写真提供:2020)
アルコールがスポイルスポーツをプレイするとき
ただし、アルコールが電子機器を台無しにする場合があります。アルコールの引火点 (化合物が酸素などの発火源の存在下で可燃性の蒸気を形成する最低温度) は、可燃性のリスクを決定します。デバイスの温度が引火点を超えて上昇すると、アルコールとの接触は非常に不快になる可能性があります (アルコールは発火する可能性のある蒸気を形成します)。したがって、アルコールは、デバイスの電源がオフで低温の場合にのみ使用してください。
アルコールがバッテリーのアノードとカソードの両方に接触すると、電気分解されて H2 ガスを放出します。H2 ガスは、空気中の濃度が 4% (v/v) と低くても可燃性です。
エタノールやイソプロピル アルコール (IPA) などの低分子量アルコールは、ごく微量のイオン性不純物を溶解できます。十分な量のアルコールが存在する場合 (例:デバイスをアルコール浴に浸す)、短絡が発生する可能性があります。
最後の言葉
上記の議論は、主に飲料水と低分子量アルコール (エタノール、イソプロピル アルコールなど) を中心に展開されました。純粋な水と純粋なアルコールが電子機器に損傷を与えることはめったにありませんが、問題が発生した場合の主な原因は、溶解した不純物と分子間結合です!基本的に、水はアルコールよりも多くの不純物を溶解し、蒸発が遅いため、電子機器をアルコールよりも簡単に破壊する傾向があります.
