【高校化学】理想気体と実在気体 〈問題〉水素と窒素では、どちらが気体の状態方程式にあてはまりやすいか

【高校化学】理想気体と実在気体

〈問題〉水素と窒素では、どちらが気体の状態方程式にあてはまりやすいか。理由とともに答えよ。

〈解答〉水素
水素は窒素よりも分子量が小さく、分子間力による影響が小さいから。

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ここで質問なのですが、理由として分子自身の体積について記述してはいけないのでしょうか？

これについて自分なりに考えたのは、
実在気体と理想気体のずれは、圧力を変化させる場合には分子間力による影響が大きいか、分子自身の体積の影響か大きいかは圧力の程度によって変わってくるが、温度を変化させる場合には、ほとんど分子間力による影響のみになるから、解答は圧力変化、温度変化どちらについても言える分子間力についての記述なのかな、と思いました。
それとも、水素と窒素はそんなにも分子の体積に差がないから、、、？とも考えましたが、それなら分子量も差がない気がするので、、、やはり前述のことなのかな、と。

色々と自信が無いので教えていただけると嬉しいです。よろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/02/11 15:09

気になったので物理化学の教科書(私の学生時代のものなので古いです)を読んでみました。

高圧側では分子の体積が効いているのか、窒素は大きく理想気体からずれていき、水素の方が理想気体からのずれは比較的小さいです。
逆に400atm以下では窒素の方が水素よりも理想気体に近い挙動を示すようです。その領域での水素と窒素の差は小さいです。
圧縮率因子で検索するとグラフや文献が読めますが高校化学の範囲を超えます。

〈問題〉水素と窒素では、どちらが気体の状態方程式にあてはまりやすいか。理由とともに答えよ。
〈解答〉水素
水素は窒素よりも分子量が小さく、分子間力による影響が小さいから。

となっているのですが、問題と解答が簡潔過ぎて非常に端折っている感じを受けます。
ご指摘のような分子自体の大きさや分子量、それに伴う運動エネルギーの授受、色々な分子間力の影響、温度(高温条件下)で分子間力の影響の低下などもっと回答の考察に加えるべき要素が多いと考えます。
貴方が考察されたことは概ね正しいと私は思いますが、それよりも回答のレベルが低いように感じます。

この回答へのお礼

私も図説でグラフを見ました。やっぱり温度や圧力などの条件を明確にしないと判断出来ないですよね、、
問題の解答については今回深く考えないようにします。
それよりも、この事について色々調べて考える機会ができ理解が深まってよかったです☺︎
ありがとうございました！！

お礼日時：2018/02/11 18:29