飽和蒸気圧の変化 高校化学

平衡状態での飽和蒸気圧というのが体積によらないものであるというのはわかったのですが、物質量が変わると飽和蒸気圧も変わるのですか？理由も教えてください。

No.3 回答者： 101325 回答日時： 2014/09/28 13:52

気液平衡(液体と蒸気の間の平衡)は溶解平衡(固体と溶液の間の平衡)に似ています。

溶解度が体積にも物質量にも依らないのと同じように、飽和蒸気圧は体積にも物質量にも依らないと考えていいです。

> 気液平衡状態である気体の物質量が変わると飽和蒸気圧はどうなりますか？それはなぜですか？
> 体積が変わった場合はどうなりますか？それはなぜですか？

という疑問は

　溶解平衡状態である溶質の物質量が変わると溶解度はどうなりますか？それはなぜですか？
　体積が変わった場合はどうなりますか？それはなぜですか？

という疑問に答えられるなら、解決するんじゃないかなと思います。

まずは、溶解平衡と気液平衡を次のように対応付けして考えてみてください。

　溶解平衡 → 気液平衡
　溶け残っている固体 → 液体
　溶液中の溶質 → 蒸気
　溶液 → 気体
　飽和溶液の濃度すなわち溶解度 → 飽和蒸気圧
　溶媒 → 蒸気以外の気体の成分(他の成分がないときは真空が溶媒に対応する)

どうにも対応付けがうまくいかないようでしたら、何がどう対応していないように思えるのかをこの回答の補足欄でお知らせください。


溶解平衡と気液平衡で大きく違うところは、溶解度は溶質に固有の性質ではなく、溶質と溶媒の組み合わせで変わるのに対して、飽和蒸気圧は蒸気に固有の性質で、蒸気以外の気体の成分が何であっても同じになる、というところです。

これは気体では、ドルトンの分圧の法則が成り立つためです。逆にいうと、ドルトンの分圧の法則が成り立たないような条件下では、飽和蒸気圧が蒸気以外の気体の成分や全圧に依存するようになります。

ですので、「気液平衡状態である気体の物質量が変わると飽和蒸気圧はどうなりますか？」という質問文中の「ある気体」が、蒸気と共存する別の成分のことであるなら、一般には飽和蒸気圧は変わります。ですけど、「ある気体」が１気圧の空気であれば、その飽和水蒸気圧は、空気がないときの飽和水蒸気圧とほとんど変わらず、大抵の目的には同じとみなしてよいということが知られています。

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2014/09/27 22:30

#１の回答者の方は他の質問でもずれていたが、今回は完全にアウトだ、お答に

なっていない、その上議論が混乱しているから分かったら其の方がアブナイ。

だが回答者ばかりが問題ではない、質問からして「奇妙キテレツ」だからだ。

あなたの言いたい事が誰にも分からないから仕方が無い。

物質量ってmol単位で表わされる唯の「多さ」(どうも日本語が変だな)

単純な例を示しましょう、太めの注射器に液体を吸い、その液体には殆ど溶けない
気体を入れます。実際は少し溶ける事は避けられません。その状態で栓をします。
充分長い時間同じ温度に放置します。もちろんピストンの外の圧力も変化無し。

ではここで、立って居るピストンが液体を入れたまま横に切れてしまったとします。
これは「思考実験」で実際にはとんでもないお金がかかる不思議な装置が必要です。
この場合気液界面の面積も気相にも変化はありません。
としたらあなたは飽和蒸気圧が変わると思いますか？
変わるはずないですよね。

この回答への補足

気液平衡状態である気体の物質量が変わると飽和蒸気圧はどうなりますか？それはなぜですか？ 体積が変わった場合はどうなりますか？それはなぜですか？ということなのですが。 書いてくださったのは体積の場合でしょうか？なんとなくですがイメージがわいてきました。ありがとうございました。

補足日時：2014/09/28 02:04

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/09/27 18:47

なにか根本的なところで思い込みが強すぎて理解できていない。

＞平衡状態での飽和蒸気圧というのが体積によらないものであるというのはわかったのですが、
　知識ではなく、理解しないと科学は学べません。

　　　○　　　○
　　　　　　　　　気相
　○　　　○
　↑　　　↓
○○○○○○○
○○○○○○○　　液相
○○○○○○○
　このふたつの状態は界面で常に分子が衝突して、熱エネルギーを交換して入れ替わっている。気相分子が液相に移動するとあまったエネルギーは熱として放出され、それは温度を上昇させる。（熱と温度を混同しないように!!）
　系全体の圧力が大きくなると気体の密度が上昇し、気相から界面に衝突する数が増えますから、温度が上昇します。逆に減圧すると温度は低下します。
　これは、密閉された系だと、いずれ平衡に達します。
　その時の気相中に存在するその分子だけを見たときの蒸気圧＝分圧に等しい。

　これは気相中に存在するその分子の数だけに依存するのですから、体積が大きくなればそれを埋め合わせるだけ平衡は移動します。

　物質量は、「物質の量」ですから、この変化にはまったく関わっていませんね。

　この平衡の仕組みは、凝固点降下、沸点上昇、浸透圧もすべて、界面での分子の衝突の平衡で、ミクロ的には同じ事が起きています。式も一緒(^^)でしょ。

この回答への補足

難しくてよく理解できないので、まず物質量が変わるとどうなるのか、それはなぜか。体積が増えても変わらないのはなぜか。を教えてください。

補足日時：2014/09/27 19:18