親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

普通混合物の沸点は、純粋な物質に比べてあがりますよね?ですが、トルエンと水の混合溶液の沸点は下がるそうです。どなたかこの理由が分かる方はおられませんか?よろしくお願いいたします。

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共沸」に関するQ&A: 共沸混合物って?

A 回答 (3件)

水とトルエンの共沸のお話ですね。


共沸について以前回答したことがあるので、それを転載させて戴きます(但し、一部変更)
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1662272

   ~~~~~~~~~~~~~~

「沸騰」は、「その液体の蒸気圧が、まわりの圧力(大気圧など)よりも大きくなることで、液体の表面以外からも気体になる現象」です。

つまり、大気圧下での水の場合、100℃では1気圧を超えるため沸騰し、それより低温では1気圧に満たないので蒸発しかしない、ということになります。
(蒸気圧が0だと、蒸発もしないことになります)

一方、水以外の液体も、水と同様に蒸気圧を持っています。
その液体が水と混和した場合、その混合液は「水の蒸気圧」と「もう一方の液体の蒸気圧」を持つことになります。

ここで、仮に90℃において、水の蒸気圧が0.9気圧、もう一方の液体(A)の蒸気圧が0.1気圧だったとします。
すると、両方の合計は1気圧となるため、この混合液は「水:液体(A)=9:1」の比率の混合気体として沸騰することが可能になるのです。

このように、一般的な「共沸」では「混合液体のそれぞれの蒸気圧の和(合計)が周りの圧力を上回った」場合に起こる現象なので、それぞれの沸点よりも低い温度に「共沸点」を持つことになります。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%92%B8%E7%95%99
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この回答へのお礼

丁寧な回答で、非常にわかりやすかったです。どうもありがとうございました。

お礼日時:2005/11/04 17:28

No.1です。


すみません、沸点上昇の説明を忘れていました。

水に対して、その沸点の100℃近辺で実質蒸気圧が0の溶質、例えば塩化ナトリウムを加えた場合、No.1で説明したような「蒸気圧の和」は、元の水と変わりません。

一方、塩化ナトリウム水溶液の液面付近には、水と同時に塩化物イオンやナトリウムイオンが存在することになります。
これらのイオンは100℃近辺では蒸気圧がないため、液面から飛び出そうとする力(=蒸気圧)に対して、それを妨害する存在になります。
このため、実質蒸気圧が0の物質が混合されている場合は、沸点は上がることになります。
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この回答へのお礼

丁寧な回答で、非常にわかりやすかったです。どうもありがとうございました。

お礼日時:2005/11/04 17:30

混合物の沸点が高くなる、すなわち沸点上昇がおこるのは、溶質が不揮発性の場合です。


今回のケースは水、トルエンともに揮発性ですので、沸点上昇は起こりません。
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この回答へのお礼

揮発性では起こらないのですか。ありがとうございました。

お礼日時:2005/11/04 17:32

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Q共沸について

共沸について教えて下さい。水と混和する溶剤(沸点約80℃)の共沸温度を調べているのですが、水との共沸温度が73℃とありました。これは正しいのでしょうか?共沸についてよく理解できません。どなたか教えていただけませんか?
水とその溶剤との間にあるものと思っていたのですが・・・

Aベストアンサー

「沸騰」は、「その液体の蒸気圧が、まわりの圧力(大気圧など)よりも大きくなることで、液体の表面以外からも気体になる現象」です。

つまり、大気圧下での水の場合、100℃では1気圧を超えるため沸騰し、それより低温では1気圧に満たないので蒸発しかしない、ということになります。
(蒸気圧が0だと、蒸発もしないことになります)

一方、水以外の液体も、水と同様に蒸気圧を持っています。
その液体が水と混和した場合、その混合液は「水の蒸気圧」と「もう一方の液体の蒸気圧」を持つことになります。

ここで、仮に70℃において、水の蒸気圧が0.8気圧、もう一方の液体(A)の蒸気圧が0.2気圧だったとします。
すると、両方の合計は1気圧となるため、この混合液は「水:液体(A)=8:2」の比率の混合気体として沸騰することが可能になるのです。


このように、「共沸」は「混合液体のそれぞれの蒸気圧の和(合計)が周りの圧力を上回った」場合に起こる現象なので、それぞれの沸点よりも低い温度に「共沸点」を持つことになります。

Q沸点上昇・・沸点降下??

すみません,過去の質問を見て似たような似てないような質問があるのですが,すっきりしないので質問させて頂きました。

質問:溶液の沸点は溶媒の沸点よりも下がることは無いのでしょうか?

溶媒の沸点より溶質の沸点の方が小さければ,溶液の沸点は溶媒の沸点より下がるんじゃないかと思うのですが,如何でしょう。すごく頭が悪いので,簡単にお願いします。

(ラウールの法則はほんの少し知っている程度です)

Aベストアンサー

#2の方の言い回しを、別の角度から行います。

「溶媒の沸点より溶質の沸点の方が小さければ,溶液の沸点は溶媒の沸点より下がる」は間違いではありませんが、溶媒と溶質と考えるから、変になるんです。
「化合物Aの沸点より化合物Bの沸点の方が小さければ,化合物AとBの混合液の沸点は化合物Aの沸点より下がる事がある。」
と表現すれば、大正解です。

蒸留工学では、気液平衡とか、混合物の蒸気圧と考えます。
たとえば、下記urlには、
エタノール-水系の気液平衡 が示してあります。
ここで、X は液相中の エタノール濃度のモル分率です。
たとえば、Xが0.1(エタノール10mol%、水90mol%)の場合、この混合液の沸点は、うえのグラフから、86~87℃と読めます。
水100%よりも、沸点が下がっています。

但し、この現象の事を、一般的には、「沸点降下」とは表現しません。

それから、この手の質問は、化学より、物理 の方がBETTER かもしれません。
反応屋さんの中には、化学工学が全くわかっていない博士も多いですから。

参考URL:http://www006.upp.so-net.ne.jp/h-fukui/85VLEquil.html

#2の方の言い回しを、別の角度から行います。

「溶媒の沸点より溶質の沸点の方が小さければ,溶液の沸点は溶媒の沸点より下がる」は間違いではありませんが、溶媒と溶質と考えるから、変になるんです。
「化合物Aの沸点より化合物Bの沸点の方が小さければ,化合物AとBの混合液の沸点は化合物Aの沸点より下がる事がある。」
と表現すれば、大正解です。

蒸留工学では、気液平衡とか、混合物の蒸気圧と考えます。
たとえば、下記urlには、
エタノール-水系の気液平衡 が示してあります。
ここ...続きを読む

QMeHOと水の共沸混合物

有機化学実験のてびき1を読んでいた所、
よく使われる有機溶媒の性質の欄に、
methanolは水と混ざるけれど共沸混合物を作らないとありました。
エバポレータを回した時に少し水分が残ったらMeOHを加えて飛ばしていたのですが、
本当に共沸混合物を作らないのでしょうか?

Aベストアンサー

共沸という用語は少々厄介です。
化学的には「液体の混合物が沸騰する際に液相と気相が同じ組成となる現象」ということであり、たとえばエタノール-水の系であれば約96:4の混合物がこれに該当します。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8E%E3%83%BC%E3%83%88:%E5%85%B1%E6%B2%B8
http://www006.upp.so-net.ne.jp/h-fukui/86Azeotrop.htm

水-メタノールの混合物がこうした共沸混合物を形成するかどうかは不明ですが、おそらくそうはならないということでしょう。

ただし、現実にはこうした物理化学的に厳密な意味での共沸ではない意味で用いられることもあります。
No.1のご回答にありますように、メタノールを加えることによって、常圧で水が100℃よりも低い温度で気化するということはあるでしょう。しかし、それを厳密な意味での共沸と呼んでよいのかどうかは私には判断できません。単に、水の分圧が下がっているだけのことかもしれません。現実問題としてはそれでもかまわないでしょうね。

それと、水-エタノールの場合ですら、共沸混合物中の水が4%にしかならないということであれば、メタノールであれば、共沸したとしてもその割合ははるかに低くなると予想されます。あやふやな回答で申し訳ありませんが、水の割合が0に近いという意味で「共沸しない」と言われるのかもしれません。

共沸という用語は少々厄介です。
化学的には「液体の混合物が沸騰する際に液相と気相が同じ組成となる現象」ということであり、たとえばエタノール-水の系であれば約96:4の混合物がこれに該当します。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8E%E3%83%BC%E3%83%88:%E5%85%B1%E6%B2%B8
http://www006.upp.so-net.ne.jp/h-fukui/86Azeotrop.htm

水-メタノールの混合物がこうした共沸混合物を形成するかどうかは不明ですが、おそらくそうはならないということでしょう。

ただし、現実にはこうした物理化学的...続きを読む

Q共沸現象のメカニズム

共沸現象についてお聞きします。
どのようにして共沸現象が起こるかを教えてください。
共沸が起こると混合液の組成と蒸気の組成が同じであるとか、沸点が下がる(上がる)などの事は理解しているつもりなのですが、なぜ共沸を起こす化合物と起こさない化合物があるのかがわかりません。
また、エタノールと水以外にもエタノールと共沸を起こすものはありのでしょうか。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

こんちは。
水の沸点100℃とエタノールの沸点約80℃、この違いは水素結合が大きく影響しています。エタノールは水と比べてさほど水素結合しておらず、水素結合によって足を引っ張られるが事ないいので、大気圧を破って飛び出しやすいってことです。
ここでエタノールが95%ほど含まれていると、水分子が数多くのエタノールに囲まれ、水の水素結合なのか、エタノールの水素結合なのか、わからないごっちゃなになった状態をとります。つまり、熱をかけると、平等に飛んでいき、このとき共沸となります。
メタノールと水は共沸を起こしませんが、これは、メタノール同士の結束力がエタノールのときよりも強く、メタノール分子の水素結合と水の水素結合がごっちゃになる状態を取ることができないと考えられます。また、メタノール分子の大きさも小さいので、水分子を他の水分子から隔離することが難しいことも考えられます。
共沸は、たとえばエタノールと四塩化炭素なんかでは、けっこうエタノールの沸点よりも下がりますが、これは、水素結合を持たない四塩化炭素がエタノール分子同士を、体を張って遠ざけ、エタノール同士の水素結合を切ることで、エタノールを飛びやすくしているものと思われます。水とベンゼンでは当然、共沸が起こらないように(混ざり合わない…)、まず、溶液が混ざり合うことが第一条件でしょう。エタノールは有機溶媒に溶けやすいのでいろいろあるでしょう

参考URL:http://www006.upp.so-net.ne.jp/h-fukui/86Azeotrop.htm

こんちは。
水の沸点100℃とエタノールの沸点約80℃、この違いは水素結合が大きく影響しています。エタノールは水と比べてさほど水素結合しておらず、水素結合によって足を引っ張られるが事ないいので、大気圧を破って飛び出しやすいってことです。
ここでエタノールが95%ほど含まれていると、水分子が数多くのエタノールに囲まれ、水の水素結合なのか、エタノールの水素結合なのか、わからないごっちゃなになった状態をとります。つまり、熱をかけると、平等に飛んでいき、このとき共沸となります。
メタノール...続きを読む

Q沸点の物性値とずれる訳

こんにちは理系大学に通うものです。

先日実験をやりどうも腑に落ちない事があります。
みなさんもしよければ協力をお願いします。

ベンゼンと安息香酸の混合溶液から分離し油層のベンゼンを
蒸留するという実験でした。ベンゼンの沸点の物性値は80.1℃
なのに対し私たちの班では75℃ほどという結果がでしまいました。
普通不純物があれば沸点が上昇するはずですが沸点が降下してしまいました。
どうしてなのでしょうか?

Aベストアンサー

数日前にも似たご質問 q=259756 がありましたが、沸点上昇は「不揮発性の
物質が溶解している溶液」で起きる現象です。ベンゼンの沸点付近でしたら、
安息香酸は不揮発性物質とみなせるかもしれませんが(ここは自信なし)、
ベンゼン溶液の温度が80.1℃より高くなるまで蒸気圧が1気圧に達しない
(沸騰しない)のが沸点上昇で、留出口に設置した温度計の示度とは別問題
かと思います。

さて、沸点が文献値より低かった理由ですが、留出口で1気圧における気液平衡
が成立しているときに温度計は沸点を示します。温度計の位置や保温が悪くて
蒸気が冷えてしまった可能性を q=259756 で rei00さんが指摘されています。
蒸留装置は大気圧に開放されているはずですが、うっかり密閉系にしたりすると、
過熱蒸気が生じて沸点以上を示す(圧力釜の原理)こともあります。

水が混入して、共沸が起きていた可能性はいかがですか? 便覧をご覧になると
ベンゼン-水の共沸温度がみつかると思います。水と共沸していれば、冷却管を
流れる凝縮液が油水分離して濁るのが見えるでしょう。

余談ですが、学生実験で安易にベンゼンが使われることを残念に思います。
よろしければ q=149733 をご参照ください。 共沸でGoogle検索してみたら、
共沸の実験材料に 四塩化炭素まで使われるようで、目を疑ってしまいました。

数日前にも似たご質問 q=259756 がありましたが、沸点上昇は「不揮発性の
物質が溶解している溶液」で起きる現象です。ベンゼンの沸点付近でしたら、
安息香酸は不揮発性物質とみなせるかもしれませんが(ここは自信なし)、
ベンゼン溶液の温度が80.1℃より高くなるまで蒸気圧が1気圧に達しない
(沸騰しない)のが沸点上昇で、留出口に設置した温度計の示度とは別問題
かと思います。

さて、沸点が文献値より低かった理由ですが、留出口で1気圧における気液平衡
が成立しているときに温度計は沸点を示...続きを読む

Q共沸混合物って?

タイトルのとおり、共沸混合物の意味がよくわかりません。いろいろ調べてみましたが、説明が難しくて・・・。できるだけわかりやすい回答をお願いします。

Aベストアンサー

物質Aと物質Bの相互作用がとても小さい場合、
これらの混合溶液の沸点を縦軸、ABの混合割合を横軸にとったグラフをかくとその線はAとBの沸点をビッと結んだ直線になります。うまく描けませんがこんな感じ。これらA・Bは共沸混合物にはなりません。

 __________
 |    |
 |\    |
 | \  |
T|  \ | 
 |    |
  ―――|
 A
 100%  0%
 B
 0%  100%


しかし物質Cと物質Dの相互作用がある場合、これらの混合物は共沸混合物となります。その線は相互作用の種類によって上に凸の曲線や下に凸の曲線の場合があります。

 __________
 |  _  |
 | / \  |
 | /  \|
T|/    | 
 |    |
  ―――|
 C
 100%  0%
 D
 0%  100%

上に凸の場合で考えて見ましょう。ここにC:D=9:1の割合の混合物があったとします。これを加熱する(グラフの曲線にのって上方向に移動)と、Cがどんどん蒸発していき、組成が変わり、C:D=1:1のあたりで曲線の頂上に達しますよね。この「頂上の組成比」になった混合物を「共沸混合物」といいます(この状態での沸騰を「共沸」といいます)。いったんこの組成比になると、いかに温度を上げようがこの組成比のまま変わらず、まるで単一の化合物であるかのように沸点が一定(圧力一定の場合)になります。
 これをC:D=1:9から考えても同様に、共沸混合物になってしまうのがわかると思います。


下に凸の場合でも同様に、沸騰を続けていくと組成が変わり、共沸混合物となります。

要するに、共沸混合物の意味とは「共沸してしまう組成比の混合物」ってことでよろしいでしょうか?

参考URL:http://www006.upp.so-net.ne.jp/h-fukui/86Azeotrop.htm

物質Aと物質Bの相互作用がとても小さい場合、
これらの混合溶液の沸点を縦軸、ABの混合割合を横軸にとったグラフをかくとその線はAとBの沸点をビッと結んだ直線になります。うまく描けませんがこんな感じ。これらA・Bは共沸混合物にはなりません。

 __________
 |    |
 |\    |
 | \  |
T|  \ | 
 |    |
  ―――|
 A
 100%  0%
 B
 0%  100%


しかし物質Cと物質Dの相互作用がある場合、これらの混合物は共沸混合物となります。その...続きを読む

QDMFの共沸溶媒

お世話になります。
DMFと共沸する溶媒で、エバポレーターでとばせるような
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サンプルが不明なのでなんともいえませんが・・・。
加熱しても良く、真空度の高いポンプがあれば飛びますが。DMFをエバポレーターで完全にとばすのは難しいです。他の溶媒に抽出で置換とかできないですか?あるいは、透析をして他の溶媒(水、低沸点有機溶媒)に置換するなんてのはどうでしょう。

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Qセライトろ過について

 セライトろ過をすると抽出効率があがる。エマルジョンが解消される。また、清濁なろ液が得られるという原理がよく分かりません。
 1点目はあらかじめ試料にセライトを練りこむことで水分を保持し、分散されやすくなるためと言われているらしいのですが良く分かりません。
 3点目は固形物(汚物)をセライト粒子が多い尽くすため(ボディフード?)、ろ紙を通過しにくいということで清濁な液が得られるのでしょうか?
 wikipediaや本を参照にしてもよく分かりません。詳しい方ご教授をお願いします。また、ろ過について分かりやすい本があれば教えて下さい。

Aベストアンサー

セライト(珪藻土)の特徴を wikipedia でもう一度読み返してみてください。文が述べている事そのものではなく、自分が関心を持っている現象との関連を読み取ることが必要です。

端的に言えば、「吸着力は低く、溶液中に溶解している成分はそのまま通し、不溶物だけを捕捉する性質がある。」という部分がポイントになります。つまり、弱い吸着を生じるが不溶物を捕捉することは出来るということです。

実際に様々な実験系を経験すれば分かってくるかと思いますが、天然物を扱っていたり、反応がきれいに進行していない場合には、水にも有機溶媒にも溶け切らない成分が液中に混在することが珍しくありません。これをろ紙などで強引にろ過しようとすると、ろ紙が目詰まりして大変な時間が掛かったりします。このような場合にセライトろ過をすると、セライトが微細な不溶成分を捕らえ、この不溶成分による抽出不良を解消できます。

余談ですが、適度な吸着力を持たせるというのは、昔は化学の実験現場で当たり前に行なわれていました。たとえば、ジョーンズ酸化でクロム酸の後処理を容易にするために、セライトとフロリジルを等量混合して反応系に加えるなんていうことを学生時代に教わったこともあります。

セライト(珪藻土)の特徴を wikipedia でもう一度読み返してみてください。文が述べている事そのものではなく、自分が関心を持っている現象との関連を読み取ることが必要です。

端的に言えば、「吸着力は低く、溶液中に溶解している成分はそのまま通し、不溶物だけを捕捉する性質がある。」という部分がポイントになります。つまり、弱い吸着を生じるが不溶物を捕捉することは出来るということです。

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Q2種類の液体の飽和蒸気圧

密閉した容器の中にA,Bという液体を入れたときの飽和蒸気圧ってどうなるのでしょう。

ドルトンの分圧の法則ってありますよね。
Aの蒸気圧が10kPaで、Bが20kPaだと、全圧は分圧の合計なので、A,Bが混ざっているときは30kPaになるんでしょうか。
それとも、混ざっている比率に応じて10kPa~20kPaの値をとるのでしょうか。

どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

こう考える方が、わかりやすいです。

ある、温度Tにおける、2種類の液体A,Bの混合液の蒸気圧はいくつになるか?

この問題を、解くには、このA,Bの2成分系が
  理想溶液   例 ベンゼン+トルエン
  非理想溶液  例 エタノール+水
の何れなのか?を調べる必要があります。

理想溶液を形成する2成分の場合、
ある温度Tにおける、
 Aの純物質の蒸気圧が10kPa
 Bの純物質の蒸気圧が20kPa
混合液中の
 Aのモル分率をx
 Bのモル分率を(1-x)
だと仮定すると、
 全圧は (10kPa*x)+(20kPa*(1-x))
になります。 

非理想系については、学問になりますので、キーワード
  ・2成分系
  ・気液平衡
 ・活量係数
 ・ウィルソン定数
  などで調べてみてください。


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