いやぁ〜久しぶりの更新。いろいろ俺も忙しいのです（笑）そんなわけで、今回のお題は風船がなんでしぼむかってこと。
浮く風船あるよね？あれって水素orヘリウムが入っています。今は危ないのでヘリウムに統一されてるのかな？昔は水素入れてたので、爆発とか事故があったようです。ヘリウムはご存じ希ガス（不活性ガス）なので爆発の心配はありません。なぜヘリウムや水素を使うかと言うと、空気より軽いから。であります。気体の密度は単純に求められるのです。気体は分子量が軽ければ軽いほど密度が小さいです。例えば水素ならばＨ２ですから分子量は２。酸素はＯ２なので分子量は３２となります。なので酸素中では水素は浮く事になります。空気はアルゴンや二酸化炭素など少量の気体を除けば大部分は酸素２０％窒素８０％です。窒素のＮ２は分子量が２８で、酸素はさっきも言ったとおり３２で、２０：８０の割合だから、２８×０．８＋３２×０．２＝２８．８となります。これが空気の分子量と考える事ができますね。ヘリウムは単原子分子なのでＨｅで４だから全然浮くことができるわけです。これで風船が浮くことが解ったわけですが、気体というのは通常放っておくと均一に混ざってしまいます。これは気体がエネルギーが高い状態であるため、分子が常に動き回っているからです。つまり、風船のようにゴムで仕切らなければヘリウムは上空で溜まっているわけではなく、一定の量で空気と混ざった状態で存在します。風船は空気とヘリウムを仕切ることによって混ざらないようにするため浮くことができます。
が・・・ヘリウムは単原子分子であり、さらに周期表で２番目の原子で電子は２つしか持っていません。電子は持てば持つほど原子核の周りをぐるぐる回っているので原子の半径は大きくなります。しかしヘリウムは水素に次いで電子が少ないので原子の半径は小さくなっています。さらにさらに、水素はＨ２という水素原子が２つ組合わさって電子２つとなり、ヘリウムと同じ電子数となり、２つの水素が組み合わさっているので原子核は２つとなるので、ヘリウムよりも単純に考えて原子（ここでは分子ですが）の半径は大きくなります。ヘリウムはかなり小さいという事が解ってもらえますよね？実は数日して風船がしぼんでしまうのはコレが原因なのです。風船のゴムは穴が開いていないように見えますが、実際は紙などと同じように何本かの分子の繊維が集まったような感じになっているので、隙間が多少あります。大きな分子は通しませんが、小さなヘリウムは通り抜けてしまいます。これは素焼きやセロファンなどの半透膜と同じような現象で、素焼きは塩水を入れると水は漏れますが、塩分は通さないので、素焼きの中は濃い塩水となってしまいます。スピードは遅いですが、風船からは少しずつヘリウムが漏れていって外に逃げてしまうためしぼんで飛ばなくなってしまうのです。