化学の疑問。 化学の教科書を読んでいたら、蒸気圧の分野でつまづきました。どうしても、飽和蒸気圧と沸騰

化学の疑問。

化学の教科書を読んでいたら、蒸気圧の分野でつまづきました。どうしても、飽和蒸気圧と沸騰の関連性を理解することがができません。
飽和蒸気圧(蒸気圧)…液体の入った密閉容器の中で、温度を一定のままにしておくと、蒸発と凝縮する分子の数が等しくなる。これを気液平衡といい、このときの気体の圧力いう。
沸騰…開放容器で、蒸気圧と大気圧が等しくなったとき、液体内部から蒸発が起こる減少。
飽和蒸気圧(蒸気圧)は密閉容器の気体の圧力のことなのに、なぜ開放容器の時の蒸発した(蒸発しょうとする液体分子も)の圧力も飽和蒸気圧(蒸気圧)と呼ぶのか理解できません。ひょっとして、沸騰の時の蒸気圧は、蒸発しょうとする分子の圧力という定義なのでしょうか？
どの参考書を見ても、教科書と同じ記述で書いてあるので、それでみんな理解できるというなんでしょう。
長々と書きましたが、どう皆さんが蒸気圧を理解しているのか知りたいだけです。わかる人お願いします。

質問者からの補足コメント

• 回答ありがとうございます。
  さっき、教科書の蒸気圧の定義を読んでいたら、…この時気体が示す圧力を飽和蒸気圧(蒸気圧)という。
  と書いてあったので、もしかしたら各物質を密閉容器に入れて、一定温度のままにしておき、気液平衡の状態に達したときの気体の圧力を測定し、その圧力の数値をその物質各温度での蒸気圧と伝えたいのではないかと思いました。ということは、密閉容器でなくても、その物質を構成する分子の示す圧力が、その物質のある温度での蒸気圧曲線のグラフが示す圧力ならば、その物質の気体分子だろうが、液体分子だろうが、個体分子だろうが飽和蒸気圧(蒸気圧)ということなのではないかと思いました。そう考えると、沸騰の記述に出てくる蒸気圧と密閉容器で出てくる蒸気圧の意味がうまく合う気がしますが、やはり間違ってますかね？

    補足日時：2018/08/18 23:54

No.3 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/08/19 11:56

>密閉容器でなくても

蒸気圧の議論は平衡状態が前提(平衡論ですね)になっているので、一応、密閉容器としなければならないです。
何故そうなのかは、大学で習う範疇になるので、こんなものだと受け入れておくのがいいです。
でも理解は良いところまで行っていると思いますよ。
固体も昇華という現象があるので蒸気圧があります。

実際に蒸気圧を考えて、何かを製造する工程で蒸発や沸騰という現象に使う時には、最初の　”密閉容器で平衡状態にした”　の前提が崩れていることが多いのですけど。
密閉容器(平衡状態)が前提で蒸気圧が測定・定義されるのですけれど、そうでなくてもある程度使えると考えると良いように思います。
そのことを考えると、

>密閉容器でなくても、その物質を構成する分子の示す圧力が、その物質のある温度での蒸気圧曲線のグラフが示す圧力ならば、
>その物質の気体分子だろうが、液体分子だろうが、個体分子だろうが飽和蒸気圧(蒸気圧)ということなのではないかと思いました。

という貴方の考察は間違っていないです。

>液体内部から蒸発(？ですね)が起こる”現象
　は蒸発が間違っていて適当な単語が思いつかなかったから(?)としました

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。おかげで蒸気圧の理解に近づけた気がしますが。

お礼日時：2018/08/29 22:46

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2018/08/18 22:38

＞液体内部から蒸発が起こる

違う。液体内部から「気化」が起こる。
さらにあなたが書いているように、閉鎖系と開放系の差があり、また気液平衡は静的だが沸騰は動的。沸騰は本来物理化学的現象ではなく化学工学的現象。
沸点(英語でもboiling point)という名前が用いられるのは便利だからで、本来は不適切。

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/08/18 22:28

>飽和蒸気圧(蒸気圧)　液体の入った密閉容器の中で、温度を一定で、蒸発と凝縮する分子の数が等しくなりこれを気液平衡といいこのときの気体の圧力。

>沸騰　開放容器で蒸気圧と大気圧が等しくなったとき、”液体内部から蒸発(？ですね)が起こる”現象

液体が気化する現象は二つ有り、一つは沸騰で、もう一つは蒸発です。

沸点は、その温度に達すると外圧と液体の蒸気圧が等しくなり、液体の内部から蒸発が起こる。
沸騰の時の蒸気圧は、蒸発しょうとする分子の圧力が外部の圧力、普段ヤカンでお湯を沸かす場合は大気圧と飽和蒸気圧が等しくなります。
理解というか考察は間違っていないと思います。

蒸発は沸点以下の気液平衡の蒸気圧でも、開放系(開放系だから正確には気液平衡ではない)であるために、一旦、水が気化して蒸発してしまったら無限の空気中に分子が飛んでいってしまい、
水が揮発するまでなくなってしまう現象で、この現象は気液の界面(要は水の表面)で起こる。

ただ、ここら辺の化学の教科書の記述は非常に端折っていて、本当は大学で化学系の学科に進学しないと基礎理論の熱力学や物理化学を教えないです。
その為、高校中学辺りでは、釈然としない似たような曖昧な記述になっています。
先生も教育学部出なら基礎的な実験などはサーとしかやらず、化学系の人から見ると中途半端な理解や経験しかないかもしれないです。