物質の三態の説明でよく見るのが、固体はぎゅうぎゅう詰め、液体は少し動ける、気体は自由に動ける。 
というのがあるのですが、融点と沸点が一定になっているときの分子の状態がイメージできません。
融点で温度が連続的に変化しない理由を教えてください。

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A 回答 (4件)

>だんだん細かい話になるのですが、固体→液体では体積は余り変化しませんよね。


>ということは液体も固体に負けないぐらいは、引っ張り合ってると思えるのです。

>結合だけでなく、ぴっちり並べられていること自体になにかエネルギー的なものが、寄与してるような気がするのですが、これがえんとろぴーやら自由度につながっていくのでしょうか?

原子(あるいは分子)間の相互作用力の話になると思いますが、専門家ではないので詳しい値は知りませんが、その相互引力はそれほど変わっていないのではないでしょうか?一応補足しておきますが、体積変化は平均原子間距離の関数であるので、一義的に結合力と結びつけるのはかなり乱暴な論議になると思います。
ただ、外力に反応して、臨機応変に今まで結合?していた隣の原子と手を切り、他の原子と手を結ぶことが出来る自由さ(あるいはこの状態)になることにある程度のエネルギーを必要とし、これが融解熱(融解エンタルピー)として現れているものと思います。

P.S.
「自由度」と言う言葉は、「相律」という分野で重要な意味をもち、ここでいう「自由の程度」とは別ですので、あとで誤解を招くともとになるので使わない方がいいと思いますよ。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
平均原子間距離が何の関数かを考えずに、体積変化に結ぶのは行き過ぎでした。

当初の最大の疑問である過冷却中の原子のイメージは、かなり良かったので満足していますので、締め切りたいと思います。

お礼日時:2001/10/03 23:52

>ただエネルギーの大きい液体状態なのに温度が同じってことが不思議に感じてしまいます。


そうですねー...ここまで来るとどうしても「エンタルピー(熱として現れない内部エネルギー?)」や「エントロピー(乱雑さor自由に動ける程度?:{自由度}と書くとまた別の意味があるのであえて避けておきます。)」の概念が必要になります。
ここからはイメージの世界で話をしますので理論的な背景は無視して聞いてください。
>過冷却中の水の状態ってどういうものだろうと思ったからです。
1.穴の周りにちょっと出っ張りのあるたこ焼きを焼く鉄板を想像してください。
2.その穴にピンポン玉が入っている状態が固体です。
3.全体をゆする(加熱した状態)と、玉は穴から飛び出して自由に動けるようになります。【融解】(気体に近いイメージを持ちたいでしょうがあえて液体としてもらいます。)
4.徐々に運動を小さくしていきます。(冷却)
5.玉の運動も遅く(温度が低く)なりますが穴の周りの出っ張りに依って、すんなりとは穴に落ち着きません。
 この出っ張りが相変化(液体→固体)の活性化エネルギーで、この障壁のために運動は小さい(温度が低い)のに、穴に落ちない(固体になっていない)で周りを液体状態のように自由に動いている。これが過冷却時の液体の分子の状態です。この状態ですと、「どれかの玉が穴に落ち着いた時にそのエネルギーが他の玉に伝わり、その玉も障壁を超えて穴に落ち着く。」という事が連鎖反応的に起きて一瞬にして全体が固体になります。
こんなもんでいかがでしょう?
このイメージからいくと、「固体はぎゅうぎゅう詰め」というよりは、「(周りからの分子or原子によって)固定化されている。」といった表現の方が正しいかもしれませんね。現に水のように固体の方が体積が大きくなる例もありますし、ちょっと修正しておきます。
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この回答へのお礼

ありがとうございます、すごくわかりやすいです。
たこ焼き鉄板のちょっと出っ張りをイメージしたら、かなり自然に感じることができました。

だんだん細かい話になるのですが、固体→液体では体積は余り変化しませんよね。
ということは液体も固体に負けないぐらいは、引っ張り合ってると思えるのです。

結合だけでなく、ぴっちり並べられていること自体になにかエネルギー的なものが、寄与してるような気がするのですが、これがえんとろぴーやら自由度につながっていくのでしょうか?

お礼日時:2001/09/23 00:25

>物質の三態の説明でよく見るのが、固体はぎゅうぎゅう詰め、液体は少し動ける、気体は自由に動ける。


ここまでイメージできるのでしたら、話は早い!
>融点と沸点が一定になっているとき
と、ありますが要するに「融点及び沸点で温度が一定の時」の分子の状態ですよね?
同じ温度でも0℃の氷(固体)と水(液体)とでは液体状態の分子の方が持っているエネルギーが大きいことは理解できるんですよね?要するにここで加えられた(熱)エネルギーはこの分子のエネルギーの増加に消費され、温度は(平衡状態では)上昇しません。この時の「分子のイメージ」と言う事ですが、固体状態と液体状態の分子が共存しているだけでそれぞれの分子の状態は(どちらか一方が存在している時と)変わりません。ただ、加熱によってエネルギーの大きい液体状態の分子の割合が増えているだけです。(冷却の時は逆)
以上の説明で「温度が一定になる」理由も理解していただけますでしょうか?

この回答への補足

私がこの質問を作った理由は、過冷却中の水の状態ってどういうものだろうと思ったからです。
たぶん、これを理解するには、固体って何? 液体って何? 温度って何?
ということを考えなければならないのかなぁと思いました。
それを考える例として固ー液の状態変化を取り上げてみました。

補足日時:2001/09/20 00:28
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この回答へのお礼

Zincerさん回答ありがとうございます
最初から分子の動きを意識して考えていたのですが、固体と液体の中間の状態を思いつかなくて行き詰まっていました。
平衡状態を考えると温度が一定というのが納得いきました。

ただエネルギーの大きい液体状態なのに温度が同じってことが不思議に感じてしまいます。

お礼日時:2001/09/20 00:27

>融点で温度が連続的に変化しない理由を教えてください。



まず融点とは
 ・個体→液体
へと形態が変化し始める時の『個体』の温度ですネ。



上の文をよく理解すれば『融点で温度が連続的に変化しない理由』は、

  ・融点を超えて温度が上がっていく分子は個体ではなく液体になる。

からであるとわかります。


つまり水で説明すると、通常の環境で0度が融点です。

氷に熱を加えても、個体の温度がが0度以上にならない理由は、
0度を超えて熱を持ったH2O分子は水に形態を変え、氷に加えられた熱は、次々と氷を溶かし水へとその熱エネルギーを伝えていくためであると説明されます。

<まとめ>
液化とは個体の分子結合を解くことであり、結合を解くには一定のエネルギーが必要です。しかし、一定以上のエネルギーを加えられても融点以上に熱エネルギー(分子の振動)を蓄積できない(振動のため結合が切れる)ため個体の温度は溶けきるまで一定なのです。(溶けている間個体に加えられたエネルギーは、液化のため使われたり、液体に吸収され液体の温度は上がり続けます)  
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この回答へのお礼

返答ありがとうございます、
固体と液体の違いは振動で分子結合が解けることにあるんですね
ここで疑問は
>溶けている間個体に加えられたエネルギーは、液化のため使われたり、液体に吸収され液体の温度は上がり続けます

温度が上がったら温度は一定にならないのではと思ってしまいました。

お礼日時:2001/09/19 23:39

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Q物質の三態?三体?

漢字についての質問です。

(1) 気体・液体・固体を物質の三態という。
(2) 気態・液態・固態を物質の三態という。
(3) 気体・液体・固体を物質の三体という。
(4) 気態・液態・固態を物質の三体という。

ふつうは(1)のように書くと思うのですけど、これは何故でしょうか?
私は、(2)や(3)のように、「態」か「体」で統一してあるほうがすっきりしていていいと思います。

「三態」を「三体」と書くのは間違いですか?

Aベストアンサー

もう少し、別の角度から・・・。

ステージという概念に対応するのは態。
マテリアルという概念に対応するのは体。
これは、明らかでしょう。

で、態か体かと思うのは日本語の曖昧性でしょう。

Q状態変化で,融点や沸点で温度が一定に保たれるしくみ

水の状態変化で,氷をゆっくり加熱していったときに,
融点や沸点で,状態変化が終わるまで,温度が一定に保たれます。

教科書では,加えた熱が,すべて状態変化に使われるからとだけ書いてありますが,
そうなるしくみがわかりません。

なぜ温度が上がらずに一定になるのでしょうか。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>水の状態変化で,氷をゆっくり加熱していったときに,
融点や沸点で,状態変化が終わるまで,温度が一定に保たれます。

固体から液体への変化、液体から気体への変化の両方でこのようなことがなりたっているということですね。でも本当でしょうか。

液体から気体への変化の場合について考えてみます。
・・・もしかしたらおかしいところがあるかもしれません。

液体の水をゆっくり加熱していったとします。
「温度が高くなり、蒸発が盛んになり、ある温度で沸騰が始まる、・・・」
という流れが想定されていますね。
でもこの想定が成り立つためにはいくつかの条件が必要なのです。

(1)「ゆっくり加熱する」
これはどういう意味でしょう。「ゆっくり加熱する」と「ゆっくり温度が上がるように加熱する」とは違いますね。加える熱量がある値以上でなければ温度は上昇しません。蒸発は常に起こっています。気化熱が必要ですから周りからの熱の供給が少なければ温度は低くなります。水1gの温度を1度上昇させるのに必要な熱量が1calですが1gの水が気体になるためには600cal近い熱量が必要になります。蒸発が起これば温度は下がります。「ゆっくりとした変化」は熱力学的な現象を扱う場合にはいつも出てくるのですが機械的にそれを使うと意味を失ってしまう場合があります。この場合は「ゆっくりと温度が上がっていくように加熱する」です。沸騰まで持っていくにはある程度強い加熱が必要であるというのは普段、経験していることだと思います。でもまあ、そういう意味だとして「ゆっくりと加熱する」という言葉が使われているとします。

(2)「ゆっくり」という言葉が出てきている背景には普通の熱力学で扱っている現象の説明、関係式が平衡状態を前提としたものであるという事情があります。物質の状態を考えているときはその物体の全体がいたるところで同じ温度になっているということも条件になっています。ところが熱力学的な現象であると思われている「沸騰」は平衡状態での現象ではありません。平衡状態が成り立つ条件に近い状態を作ろうともしていません。逆に平衡が成り立たない条件が設定されているからこそ起こる現象です。この辺は多くの人が誤解していることだと思います。

(3)熱力学的に平衡が成り立つ条件に近い状態を実現しながら液体から気体への状態変化を起こさせようとする場合はどういう条件のものになるでしょうか。
(イ)水の状態変化を考えているのであれば密閉容器の中に気体の水と液体の水だけが存在する場合を考える必要があります。密閉容器の内部では気体と液体との間での平衡が実現します。この時の蒸気圧は飽和蒸気圧です。温度ごとに飽和蒸気圧が決まります。温度をある値に固定して圧力を測定します。また別の値に変えて測定します。それぞれの温度では平衡状態が実現しているようにしてから測定します。教科書に載っている表やグラフが「蒸気圧」という名前になっているのはこのような閉じた系での平衡蒸気圧が前提になっているからです。ビーカーで水を沸騰させるというような場合は開放空間でやっています。平衡状態の実現は初めから念頭にありません。
(ロ)その容器を加熱してゆっくりと温度を上げていきます。
(i)容器の体積が変化しないとします。温度が上がると気体の量が増えます。圧力も高くなります。でも沸騰は起こりません。ただ温度が高くなっていくだけです。ある温度まで行くと気体と液体の区別がなくなってしまいます。各温度で平衡が成り立っているように時間をかけて測定することが可能です。(沸騰は起こりませんが沸点は決まります。蒸気圧の温度変化が測定で得られるのであれば沸点は決まります。液面にかかる圧力(=蒸気圧)を1気圧とした時の温度が標準沸点です。)
(ii)容器にピストンがついていて体積を変化させることができるとします。この場合はピストンを通じて一定の圧力Poが外部からかかっているという設定になります。この圧力に飽和蒸気圧が等しくなる温度をToとします。また容器内の温度をT、この温度での飽和蒸気圧をPとします。
T<ToであればP<Poですから容器内には液体しか存在していません。
ゆっくり温度を上げていってT=Toになったとします。この時P=Poになります。これで初めて容器内に気体が出現します。でもはじめ存在しなかったのですからちょうどToのままであればやはり気体は存在しません。わずかにToよりも高くなったところ(To+δT)で気体が出現します。この時の蒸気圧はPo+δPです。つり合いが破れますのでピストンが動きます。気体の供給が続くのであればピストンは動きつづけます。気体の供給はTo+δTという温度が維持されていれば途絶えることはありません。液体が全部なくなるまでピストンは動き続けるでしょう。・・・・「状態変化が完了するまで温度一定が維持される」に当てはまるのはこの場合です。これを沸騰についてもあてはまるとすると変なことになります。
この温度を維持するためにはかなりの熱量が必要です。ピストンを動かすために必要な仕事と気化熱です(熱力学の教科書で「蒸発のエンタルピー」と呼ばれている量はこの2つのエネルギーを合わせたものです)。T<Toで加熱していた時の熱量に比べてドンと大きくなります。
ここで考えたことは平衡状態からのずれが小さいという仮定の下でも実現しうることです。
表面で起こる気化と内部で起こる気化とを比べると内部でおこる気化のほうが少し大きなエネルギーが必要ですので平衡状態からのずれが小さい場合を考えているのであれば内部からの気化は考えなくてもいいはずです。

(4)開放空間で加熱していったときにはどうなるでしょう。空気の存在下での加熱です。
蒸発は任意の温度で起こります。蒸気はすぐに液面から離れて拡散していきますからいつまでたっても平衡状態は実現しません。液面にかかる圧力は空気の圧力と蒸気の圧力の和です。蒸気は拡散していますのでどれくらいの圧力を示すのかは不確定です。その温度での飽和蒸気圧に比べてかなり小さい値しか示さないはずです。蒸発は液体の表面から起こります。しかしある温度で内部からの気化もおこるようになります。泡が発生します。これが沸騰です。沸騰は外部条件によって起こるか起こらないが決まる現象です((3)で考えたような密閉容器の中の気体をゆっくり加熱していった場合には沸騰は起こりません)。沸騰によって生じた気体は拡散で広がって行きますから飽和は実現しません。表面近くで泡が生じる場合と液体内部の下の方から泡が生じる場合とでは必要な蒸気圧が異なります。泡の内部の蒸気圧が異なるということは温度が異なるということです。したがって沸騰が起こっている時の温度は一定であるとは言えません。表面近くでぽつぽつと泡が出ているときと、全体からぼこぼこ泡が出ている時では温度は異なっています。液体内部での温度勾配もかなりあります(対流が起こっているというのは目で見てもわかります。伝導でなくて対流が起こるためには温度勾配がある値を超えている必要があります)。でも泡が発生しているという状況ではあまり大きな温度の違いはないでしょう。10度の20度も変わるということは起こらないのです。気化熱が大きいということが決め手になります。(泡の内部では気体と液体が平衡状態に近い状態にあります。気体が閉じ込められているからです。この部分について上の(3)(ロ)(ii)で考えたのと似た内容の変化が起こることになります。でも泡は上に移動して液面で消えてしまいます。ピストンのついているシリンダーの長さが短い場合に似た状況にあることになります。)

密閉容器を定圧条件でゆっくり加熱していったときには状態変化が終わるまで温度一定が維持されています。そういう風にゆっくりと加熱するということが可能です。沸騰が起こらないような加熱が可能です。でも沸騰が起こるような加熱であればかなり大雑把に「ほぼ一定」としか言えません。

融解では生じた液体が気体のように拡散しやすい状態ではありません。ゆっくりした加熱が可能です。融解熱も必要ですが気化熱に比べて小さい(約1/6)です。でも氷の内部まで均一に加熱するというのはむつかしいです。 外側からゆっくり溶けていきます。融けるときに融解熱を周囲の水からもらいますから水の温度は下がります。熱源に近い部分と氷と接触している部分との間に温度差がありますが加熱がゆっくりであれば温度差を小さい状態に抑えることができるでしょう。加熱がきつければ温度勾配も大きくなります。

融解においても「状態変化が完了するまで温度は一定である」というのは「ほぼ一定に抑えることができる」という意味でしかありません。長い時間のかかる「ゆっくり」です。

わかりにくい長い文章になってしまいました。
書きながら考えたということでこういうことになりました。
書き直す元気がありませんのでこのままにします。

>水の状態変化で,氷をゆっくり加熱していったときに,
融点や沸点で,状態変化が終わるまで,温度が一定に保たれます。

固体から液体への変化、液体から気体への変化の両方でこのようなことがなりたっているということですね。でも本当でしょうか。

液体から気体への変化の場合について考えてみます。
・・・もしかしたらおかしいところがあるかもしれません。

液体の水をゆっくり加熱していったとします。
「温度が高くなり、蒸発が盛んになり、ある温度で沸騰が始まる、・・・」
という流れが想定されてい...続きを読む

Q物質の三態

物質の三態の説明でよく見るのが、固体はぎゅうぎゅう詰め、液体は少し動ける、気体は自由に動ける。 
というのがあるのですが、融点と沸点が一定になっているときの分子の状態がイメージできません。
融点で温度が連続的に変化しない理由を教えてください。

Aベストアンサー

>だんだん細かい話になるのですが、固体→液体では体積は余り変化しませんよね。
>ということは液体も固体に負けないぐらいは、引っ張り合ってると思えるのです。

>結合だけでなく、ぴっちり並べられていること自体になにかエネルギー的なものが、寄与してるような気がするのですが、これがえんとろぴーやら自由度につながっていくのでしょうか?

原子(あるいは分子)間の相互作用力の話になると思いますが、専門家ではないので詳しい値は知りませんが、その相互引力はそれほど変わっていないのではないでしょうか?一応補足しておきますが、体積変化は平均原子間距離の関数であるので、一義的に結合力と結びつけるのはかなり乱暴な論議になると思います。
ただ、外力に反応して、臨機応変に今まで結合?していた隣の原子と手を切り、他の原子と手を結ぶことが出来る自由さ(あるいはこの状態)になることにある程度のエネルギーを必要とし、これが融解熱(融解エンタルピー)として現れているものと思います。

P.S.
「自由度」と言う言葉は、「相律」という分野で重要な意味をもち、ここでいう「自由の程度」とは別ですので、あとで誤解を招くともとになるので使わない方がいいと思いますよ。

>だんだん細かい話になるのですが、固体→液体では体積は余り変化しませんよね。
>ということは液体も固体に負けないぐらいは、引っ張り合ってると思えるのです。

>結合だけでなく、ぴっちり並べられていること自体になにかエネルギー的なものが、寄与してるような気がするのですが、これがえんとろぴーやら自由度につながっていくのでしょうか?

原子(あるいは分子)間の相互作用力の話になると思いますが、専門家ではないので詳しい値は知りませんが、その相互引力はそれほど変わっていないのではな...続きを読む

Q固体、液体、気体

例えば、水の場合、固体:氷、液体:水、気体:水蒸気と3種類ありますが、それはすべての物質にあてはまるのでしょうか?例えば、絶対温度まで下げても、固体にならないような物質はあるのでしょうか?

Aベストアンサー

すいません、蛇足かもしれませんが捕捉です。
固体化しない物質は、質問内の様に温度のみであれば、ヘリウムが該当します。ただ、これも超高圧下であれば固化します。
プラズマは固体液体気体に続く第4の物質とも言われています。ただ電気を帯びて、それにより性質が異なります。

質問の意図に合っていたか不安ですが、温度のみの変化であれば他の方も挙げられた様に昇華したり、ヘリウムの様に固体にならない物質があります。

Q物質の三態

「物質の三態それぞれにおける分子配列と分子位置についてのべよ」


という問題なのですが、よくわかりません。大学学部一年生の化学の問題です。
解説お願いします。

Aベストアンサー

1) 下記を参照スルト、色々な説明がありますが、アナタは大学生ですから、それに相等の回答が必要
ですから、注意シテ

Google --> 固体 液体 気体 --> 3 ページ 目 に、(molecules applet,) ト、 (物質の姿と状態変化)

の 2 説明を 見ると 大学クラス の解説、( 多くは中学、高校の説明)

Q気体・液体・固体

炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムは、気体・液体・固体のうちのどれなのでしょうか?
また、ここあたりの分野(中学科学の物質の変化以降)について詳しく説明しているHPと、気体・液体・固体それぞれの物質一覧みたいなのががあれば紹介してください。

Aベストアンサー

kuro524さん、こんにちは。

炭酸水素ナトリウム NaHCO[3]
炭酸ナトリウム Na[2]CO[3]
は、ともに常温では固体です。

炭酸ナトリウムのほうは、熱しても分解しにくいのに比べて
炭酸水素ナトリウムのほうは、熱すると

2NaHCO[3]→Na[2]CO[3]+H[2]O+CO[2]↑

となって、分解してCO[2]を発生します。


気体・固体・液体を物質の3態といいます。
ちょっと面白そうなページがあったので、載せておきますね。
物質が固体、液体、気体のどれになるかは、
圧力と温度が関係しているのが分かると思います。

二酸化炭素の状態をグラフに表してあるのが、面白いと思います。
1.0atm,-78.5℃以下では、二酸化炭素は固体でドライアイスと呼ばれる状態です。
5.2atm,-57℃のときが、液体、気体、固体の境目の状態で
このときを三重点と呼んでいますね。

ご参考になればうれしいです。頑張ってください。

参考URL:http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter2/lecture1/lect2011.html

kuro524さん、こんにちは。

炭酸水素ナトリウム NaHCO[3]
炭酸ナトリウム Na[2]CO[3]
は、ともに常温では固体です。

炭酸ナトリウムのほうは、熱しても分解しにくいのに比べて
炭酸水素ナトリウムのほうは、熱すると

2NaHCO[3]→Na[2]CO[3]+H[2]O+CO[2]↑

となって、分解してCO[2]を発生します。


気体・固体・液体を物質の3態といいます。
ちょっと面白そうなページがあったので、載せておきますね。
物質が固体、液体、気体のどれになるかは、
圧力と温度が関係しているのが分かると思いま...続きを読む

Q剛体球分子の排除体積について。

体積ωの剛体急分子の排除体積μを求めよという問題があるのですが、1分子の体積ω=4πa^3/3 (分子の半径はa)とあらわすことができ、答えである1分子の排除体積がμ=4ωであることは分かったのですが、途中の経過がよく分かりません。
(途中によく分からない体積4π(2a)^3/3というのがありました。これは何の体積なんでしょう?)

どなたか教えていただけないでしょうか?
分かりにくいかもしれませんがよろしくお願いします。

Aベストアンサー

2つの分子がくっついている場合を考えてください。剛体球ですから、2つの分子がそれ以下に近づくことはありません。

この場合にその2つの粒子を含む球(半径2a)の体積を求めると
  4π(2a)^3/3
になります。これがお尋ねの体積です。

なお、この2つの粒子にとってはこの体積を使いたくても使えませので、排除すべき体積となりますが、求めたいのは1分子の排除体積なので、これを2で割ります。すると
  排除体積 μ = 4π(2a)^3/3 / 2 = 4ω
となります。

Q水が液体・固体・気体で、周期の変化はありますか?

水は形状を変化させますが、固体・液体・気体で
原子核の周りの電子のスピードに変化はありますか?

あれこれ調べても出てこないないのですが
もしかしたら、未だそこまでは観測ができないのかもしれないと考えています。

化学から離れて久しいので、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

あのー、その認識は古典論的なボーアモデルに基づいて居るので「無意味」です。
量子論的なボーアモデルでは電子の位置は、アインシュタインやシュレーディンガーが嫌った
確率解釈で言うと「その辺にあるけど、雲を掴む様で分からない」、電子雲と言うのが適切。
だから結晶中でも宇宙空間でも不変。

Q溶液の希釈と体積変化について

水に試薬を入れたときの体積変化については、
「ゴルフボールをサッカーボールのかごに入れると体積がどうなるか」
「サッカーボールのかごにバスケットボールを入れると体積はどうなるか」
など、H2Oの構造によってできる隙間と溶質との大小関係で説明されているのを拝見しました。

しかし、すでに溶質が溶解している溶液を希釈した場合にはどのように考えればいいのでしょうか。

溶解しているということは、上の説明から考えると
すでに「ゴルフボールとサッカーボールを混ぜた状態」であって
それにさらにサッカーボールを加えても体積が増加するだけのように思います。

しかし、実際は希釈したときにも体積変化がおき、
加えた純粋の体積と、加える前の溶液の体積との和よりも
希釈後の溶液全体の体積のほうが少なくなる場合があるとありました。

そして実際にHClとNH3を希釈してみると、
やはり体積が若干減少していることがわかりました。

その原理について考えているのですが、いまいちよくわかりません。
なお体積変化はHClのほうが激しく、どちらも減少しました。

なお、もともとはHClは13mol/l、NH3は11mol/lで、どちらも1mol/lに希釈し、体積変化は5mlほどでした。

溶解時の体積変化について解説されているサイトで、
「部分モル体積」というものの値の表があり、
そこ注として「1mol/lなどの濃い溶液では水和に十分な水分子がない・溶質間の距離が狭い」
といった理由で部分モル体積の値が通用しないと書かれていました。

このことから「希釈前には十分に水和が行われていなく、
希釈後に不十分だった水分子が加わることによってさらに水和が行われて体積が減少した」
と考えていたのですが、これはやはり間違っているのでしょうか。

またHClのほうが体積減少が多かった理由などについて考えています。

もし化学に詳しい方がいましたら、是非回答(アドバイス)をいただきたいです。
よろしくお願いします。

水に試薬を入れたときの体積変化については、
「ゴルフボールをサッカーボールのかごに入れると体積がどうなるか」
「サッカーボールのかごにバスケットボールを入れると体積はどうなるか」
など、H2Oの構造によってできる隙間と溶質との大小関係で説明されているのを拝見しました。

しかし、すでに溶質が溶解している溶液を希釈した場合にはどのように考えればいいのでしょうか。

溶解しているということは、上の説明から考えると
すでに「ゴルフボールとサッカーボールを混ぜた状態」であって
それに...続きを読む

Aベストアンサー

>「部分モル体積」…
この部分モル体積(partial molar volume)の表があること自体、理想的な希釈というものが困難であることを示しています。
なぜなら無限希釈がいつも通用するなら「部分モル体積」を考慮する必要がないからです。
>「1mol/lなどの濃い溶液では水和に十分な水分子がない・溶質間の距離が狭い」
極性の低い(ほとんど無い)溶媒と溶質の場合、溶質の周囲と溶質から離れた場所での溶媒の性質には大きな差がありません。特に「比誘電率」が小さい(1に近い、パラフィンで2.1-2.5)物質間では体積減少を重要視する必要はありません。
しかし水のように比誘電率が80もある溶媒にイオン性物質を溶解した場合、イオンの周囲には第一配位圏だけでなく第n配位圏まで分子の配向が大きく関与し、エントロピー的な項が無視出来ません。
ですので、溶液がイオン性であるか否か、溶媒の比誘電率がどの程度かを考えて初めて溶液の性質を理解出来ると思います。
ですので、ボールの大きさで溶液論を近似することには私は反対です。
m(_ _)m

Q気体、液体、固体以外

息子の疑問です。
気体、液体、固体以外はありますか?
火は何体になりますか?

Aベストアンサー

まず、「火」は物質ではありません。物質と酸素の激しい結びつきにより発生した光と熱です。物質には三体(固体・液体・気体)しかありません。
しかし、すべての物質に三体があるか、というとそうではありません。
液体にならず、直接固体や液体になるものもあります。
固体から気体になることを特に「昇華」(しょうか)と呼びます。
気体から固体、は液体から気体と同じく「気化」(きか)です。
ただ、ガラスなど、ごく一部のものには固体と液体の違いがあいまいなものがあるようです。昔作られたステンドグラスをみると、下のほうが色が濃くなっていますね。これで分かっていただけると幸いです^^


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