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水蒸気蒸留の詳しい原理を知りたいです。なぜ沸点より低い温度で沸騰させられるのでしょうか?水蒸気を入れたら圧力が高くなって沸騰しにくくなると思っちゃうのですが。

A 回答 (7件)

皆さんはなるべく話を簡単にするために、水と(部分的にも)混ざる物質の場合の「相図」の話を棚上げにされているので、精密な理論の場合お忘れにならないようにして下さい。


#4のような沸点の異なる物質でも溜出してくるメタノール中に水はタップリ入っています。
#3の#5のお答えにある「基本的に混じらないと考えて良い」場合のみ、簡単な扱いが出来ることを覚えていて下さい。
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原理については#3さんの答えでほぼよいと思います。


抜けているところを追加しますと、理論どおりに水蒸気蒸留できるのは水と混ざりにくい物質だけです。
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No.3です。


そうですね。No.3の答えは厳密に言えば正しくありません。つまり、水蒸気蒸留できる物質とできない物質というのがあります。
水蒸気蒸留ができる物質においては、No.3の説明で、おおむね正しいと思います。
一般に、100℃付近での蒸気圧が高い物質ほど、蒸留で出てきた水の中に高い割合で含まれることになります。
水蒸気蒸留できない物質に関しては、No.4で、説明していただいていますように、蒸留によって分離することができるはずです。
水蒸気蒸留ができるかできないかは、その物質と水との相互作用によって決まると言えるでしょうが、詳細については簡単には説明できないと思います。
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NO.1,2です。



>蒸気圧の合計が1気圧になれば、水も混ざっている物質も同じように沸騰するのではないのですか?

物質によって、沸点は変わってきます。
その、沸点の違いにより、物質の分離が可能になるのです。

例えば、水とメタノールを混ぜたとします。
最初に蒸発するのは、メタノールです。
理論的には、残った物は、水です。

ですから、メタノールと水は分離できるのです。
実際は、ちょっと事情が変わってきます。

それは、残った物は、水と微量のメタノールだからです。
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沸騰するのは蒸気圧が、大気圧と同じになるときですね。


たとえば、1気圧の場所では、蒸気圧が1気圧にならないと沸騰しません。
水が100℃で沸騰するのは、水の蒸気圧が100℃の時に1気圧になるからです。
水蒸気蒸留の場合には、水蒸気と、蒸留したい物質の蒸気圧が、合計で1気圧になったところで沸騰します。
したがって、蒸留したい物質の100℃での蒸気圧が、1気圧よりも低くても、100℃で、水蒸気に混ざって、ある程度、蒸留されて出て来ることになります。
出てくる物質の割合は、水との蒸気圧の違いによって変化します。
たとえば、非常に沸点の高い物質は100℃での蒸気圧が非常に低いために、水の割合が極端に大きくなり、水蒸気蒸留ではわずかな割合でしか得られないことになります。

この回答への補足

しかし、蒸気圧の合計が1気圧になれば、水も混ざっている物質も同じように沸騰するのではないのですか?

補足日時:2005/07/16 20:15
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>水と混ぜて熱するのではいけないのですか



それで、良いですよ。

水だけを入れて、熱しても同じです。

この回答への補足

ではなぜ蒸気を使うのですか?

補足日時:2005/07/17 00:26
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水蒸気蒸留は、気圧と関係が有ります。



蒸気圧曲線で、気圧と蒸発温度が判ります。

大気圧よりも、低い圧力(真空方向)で、蒸留すると、圧力に比例した温度で沸騰します。

加圧した場合は、高温で沸騰する事になります。

例えば、山の上ですと、気圧が低い(大気圧よりも低い圧力)ですから、100℃よりも、低い温度で沸騰します。

逆に加圧鍋の場合は、100℃よりも、高い温度で沸騰します。

この回答への補足

また、水蒸気を入れるのではなくて、水と混ぜて熱するのではいけないのですか

補足日時:2005/07/16 19:16
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