「大気窒素」と「化学窒素」の密度の差について

はじめまして。
以下について計算方法をご存じの方、どんなことでも良いので情報を下さい。

「大気窒素」（大気から酸素と二酸化炭素と水蒸気を除いた気体）と「化学窒素」（酸化窒素の還元などの化学的方法で得た気体）には密度差が0.5%ある。この求め方は？

No.2 ベストアンサー 回答者： fushigichan 回答日時： 2003/07/20 14:59

changxc4さん、こんにちは。

大気窒素と、化学窒素の間の密度の差は、
大気窒素に含まれる、アルゴンのせいです。

このことは、約100年前に、レーリーとラムゼーによって発見されました。

彼らは、大気窒素（大気-O2-CO2-H2O)の中に
アルゴンが含まれていることを突き詰めました。
その方法は、大気窒素から、窒素を、徹底的に除去し
残った気体の密度を測り、その分子量を４０と決定したのです。
また、比熱の測定から、単原子分子であるということも、分かりました。
それゆえ、原子量が４０ということになったのです。

さて、計算方法ですが、
乾燥大気の組成（乾燥とは、水蒸気が入っていない）

窒素　　　７８％
酸素　　　２１％
アルゴン　　１％

ということになっているみたいですから、
同一体積での重さを比べてみればいいと思います。

大気１００から酸素２１を引くと、大気窒素７９（窒素７８＋アルゴン１）
ですが、その重さは

７８×１４×２＋１×４０＝２２４２

一方、同じ体積７９の化学窒素の重さは、

７９×１４×２＝２２１２

ですので、
｛（化学窒素の重さ）/（大気窒素の重さ）｝×１００

＝（２２１２/２２２４）×１００＝９９．４６％

となり、化学窒素は、大気窒素の約９９．５％の密度であることが分かりました。

大気窒素は、アルゴンは入っている分だけ、化学的に合成された純粋な窒素よりも
密度で０．５パーセント大きいということになると思います。

参考URL：http://www-cc.gakushuin.ac.jp/~chem-www/exam99.htm

この回答へのお礼

丁寧なご回答、ほんとうにありがとうございます。

てとも分かりやすく解説していただき、助かりました。

体積の比較をどうするかという点で詰まっていました。

おかげですっきりしました。

ありがとうございました。

お礼日時：2003/07/20 16:33

No.1 回答者： siegmund 回答日時： 2003/07/20 13:45

大気中にはアルゴンが約１％混ざっていますから，

これからすぐに計算できます．

レイリーとラムゼーがアルゴンを発見したのは，
この実験事実から出発したものです．

この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。

もしよかったら、具体的な計算過程を記載していただけると助かります。

よろしくお願いします。

お礼日時：2003/07/20 14:51