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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。

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A 回答 (2件)

>「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

この回答への補足

回答ありがとうございました。

理解に自信がないのですが、つまりイオンに近接しているH2O分子だけをひきつけたのではなく、希釈することにより遠くのH2O分子をも若干ひきつけて体積が減少したということですか?

補足日時:2008/05/04 23:04
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「部分モル体積」については良く知らないのですがそれ以外について。

ただ化学や物理を離れてしばらく経つので間違ってたらごめんなさい。聞き流してください。

まず体積の現象についてですが、それには分子の極性が関与していると思います。つまり+と-が分子にも在るのです。
+-の組み合わせだと引き合いますね。分子でも+-で引き合います。引き合うとその分二つの分子間の距離が小さくなります。反発しても近くの引っ付きやすいものとくっつこうとしますので問題ないです。純物質ではその力が均一=距離は均一なのでいいのですが、複数の極性がある物質が混在するとそれぞれがより強く、くっつこうとします。
ちなみにH2OもNH3もHClも極性(つまり+と-)があります。
引き合って分子間の距離が小さくなると、その分同じ数の分子でも必要な体積は小さくなります。
またその極性も物質によって強さが異なります。
そして実際HCLとNH3は水溶液中では一部イオンとして存在します。イオンの電荷(これも+-)は先に述べた極性よりも大きな力です。つまりより強く引き合うのです。そしてそれだけ体積の現象があります。
部分モル体積での「水分子云々」はある程度希釈しないとそういった位物質間で生じる体積の誤差を無視できないといった意味だと思います。
専門家ではありませんがたぶんこんなだと。間違ってたらはずかしい!!!他の回答者様も間違いがあったら指摘お願いします。
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Q部分モル体積とは?

初めまして、bababanbanと申します。
物理化学を勉強していると、部分モル量や部分モル体積といった言葉をよく目にします。

部分モル体積とは何なのでしょう?
どういうものなのかいまいちイメージができないため、質問させていただきました。

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

2成分A,Bからなる溶液を考えます。この溶液に成分Aを1モル加えたときの溶液の体積変化をAの部分モル体積といいます。ただし溶液はAを1モル加えても濃度の変化がないくらい多量にあるとします。これを用いると溶液にAをdnAモル、BをdnBモル加えた際の体積変化は以下のようになります。VAはAの部分モル体積です。
dV=VAdnA+VBdnB

Q部分モル体積を求める。

部分モル体積を求める。

表 25℃における塩化ナトリウム水溶液の密度

NaClの重量モル濃度 mol/kg  NaCl水溶液の密度 kg/dm^3 (3乗です)

0               0.99707
0.5135             1.018
1.027              1.038
1.539               1.055
2.052               1.074
2.566              1.091
3.081               1.109
3.591              1.125
4.106              1.141
4.614              1.152

この数値から溶液の部分モル体積を求めるという問いです。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

物理化学実験法(千原秀昭ほか,東京化学同人)の「液体の密度」の項に、求め方が三通りほど書かれています。実験書を読んで、もし納得がいかないところがあれば、この回答の補足欄でお知らせください。

実験書に書いてあるとおり、部分モル体積を求めるにはデータをグラフにプロットする必要があります。ただし部分モル体積(partial molar volume)ではなく、みかけのモル体積(apparent molar volume)を求めるだけでよいならば、#1さんの計算に似たようなやり方で求めることができます。こちらはネット検索ですぐに見つかりますから、探して読んでみてください。

参考URL:http://www.google.co.jp/search?q=みかけのモル体積

Q部分モル体積

水100cm^3とメタノール100cm^3を混合してできる溶液は200cm^3ではなく190cm^3になる。このような2成分の混合溶液を考えるときは部分モル体積を考えるとよい。と、書いてあったのですが
1.部分モル体積にの持つ意味ってなんでっすか?
2.単位はcm^3/molだったと思うので1モルあたりの体積でいいのでしょうか?
3.例えば水の部分モル体積が16.56だった場合は1モルで16.56cm^3の体積になるってことですか?
4.理想溶液とは何ですか?

Aベストアンサー

1.部分モル体積
混合物の全体積をV,着目する成分の物質量をmとしたときの∂V/∂m.
式からわかるように,系が十分大きいとすればそこに着目成分を1mol追加したときの体積増加.あるいは,系に着目成分を微小量添加したときの体積増加を添加量1molあたりに換算したもの.

2.,3.
上の定義に戻ること.

> 4.理想溶液とは何ですか?
Raoult の法則が組成全域について成り立つものだけど,要するに溶質溶媒間に相互作用がないような系ということ.理想気体とは分子間相互作用がないことが前提にあるのと同様.

Q液体を混合したときの温度と体積変化について

唐突な質問ですみません。
同じ温度下に置かれた液体Aと液体Bを体積比で混合した場合、体積変化や温度変化が起きるという話をよく耳にします。(例えば水とエタノールを混合した場合、液温が上昇し、体積は減少する)
これを理論的に説明したり、混ぜ合わせる液体の物性値から計算したいのですが、どのような理論を用いればよいのでしょうか?
御知見ある方がいらっしゃいましたらご教授いただきたく、お願いいたします。

Aベストアンサー

このあたりを参考にしてください。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1044284915

温度が上がるのは、溶解熱(または混合熱)が発生しているからですね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BA%B6%E6%B6%B2

Q水の体積の変化について

今 理科の自由研究をしているのですが、
500mlの水に塩10g溶かした時と砂糖10gを溶かした時の
体積の違いを調べてみました、どちらも元の水の体積より少なくなりました。 水が塩や砂糖と結びつくと体積が減ってしまうのはなぜでしょうか?
 また、身近にあるものでも水に溶かすと体積が変化するものがあれば教えてもらいたいのですが・・  よろしくお願いします。

Aベストアンサー

塩(又は砂糖)を溶かした後の水の体積が、元の水の体積より少なくなったそうですが、多分それは、「塩(又は砂糖)を溶かした後の水の体積」が「水の体積と砂糖(又は塩)の体積の合計の体積」よりも少なくなったのでは無いですか?

もしそうであるのならば、理由は以下の通りです。

全ての物質は、「分子」と言う粒子(つぶ)から出来ているのですが、分子の大きさは、それぞれの物質ごとに変わります。

水に砂糖(又は塩)を溶かすと、溶けた砂糖(又は塩)の一部は分子となって水の分子どうしのすきまに入るのです。

これは、塩(又は砂糖)の分子が水の分子よりも小さいからです。

例えて言うと、たくさんのピンポン玉を容器に入れて、そこにゴマを入れるとどうなるでしょう?

ピンポン玉どうしのすきまにゴマが入りますよね。

すると、ぴんぽん玉のすきまに入った分、全体の体積は、「ピンポン玉の体積+ゴマの体積」よりは、少なくなりますね。

これと同じ様に砂糖も水に溶けると分子にまでバラバラになって、塩(又は砂糖)を溶かした後の水の体積が「塩(又は砂糖)の体積+水の体積」よりも少なくなるのです。

塩(又は砂糖)を溶かした後の水の体積が、元の水の体積より少なくなったそうですが、多分それは、「塩(又は砂糖)を溶かした後の水の体積」が「水の体積と砂糖(又は塩)の体積の合計の体積」よりも少なくなったのでは無いですか?

もしそうであるのならば、理由は以下の通りです。

全ての物質は、「分子」と言う粒子(つぶ)から出来ているのですが、分子の大きさは、それぞれの物質ごとに変わります。

水に砂糖(又は塩)を溶かすと、溶けた砂糖(又は塩)の一部は分子となって水の分子どうしのすき...続きを読む

Q食塩水と砂糖水の体積について

食塩と砂糖とを水に溶かした時の、溶液全体の体積変化について質問があります。

例を1つ挙げさせていただくと・・・
2つのビーカーに87gずつの水を用意し、食塩水と砂糖水を
それぞれ13gずつ溶かします。(質量パーセント濃度13%)
それぞれにじゃがいもを放り込むと、食塩水側ではジャガイモは浮き、
砂糖水側ではジャガイモはビーカー底に沈んでいます。

これは、砂糖水の方が体積が大きいために、同じ100gであっても
密度が食塩水より小さくなるためだと思います。

その原因を教えてください。
少し考えてみたのですが、塩化ナトリウムは電離して粒1個ずつに
バラけるのに対して、砂糖の粒は炭素や水素原子がいくつか
集まっていて、例えばドーナツみたいに真ん中に空洞ができてて、
体積が大きくなるような感じでしょうか?
いちおう高校はでたのですが、ココまでしか考えが及びません・・・。

たったこの理由だけでそんなに大きく差が出るのかが疑問です。
目に見えるほどの体積差が出るのでしょうか・・・?
ジャガイモの密度は、運よくこの2つの水溶液の密度の間なんでしょうか・・・。

多少こまごまとした値が出ても、頑張って読みますので、
詳しい方、お暇でしたらお教えください・・・。
よろしくお願いいたしますmm

食塩と砂糖とを水に溶かした時の、溶液全体の体積変化について質問があります。

例を1つ挙げさせていただくと・・・
2つのビーカーに87gずつの水を用意し、食塩水と砂糖水を
それぞれ13gずつ溶かします。(質量パーセント濃度13%)
それぞれにじゃがいもを放り込むと、食塩水側ではジャガイモは浮き、
砂糖水側ではジャガイモはビーカー底に沈んでいます。

これは、砂糖水の方が体積が大きいために、同じ100gであっても
密度が食塩水より小さくなるためだと思います。

その原因を教...続きを読む

Aベストアンサー

>多少こまごまとした値が出ても、頑張って読みますので
出ません。
水分子は電気的双極子の性質が大きいのです。
ここに食塩を溶かすとおっしゃる通りNa^+とCl^-イオンに分れます。この分れること自体が水の双極子としての性質に大きく依存しています。
Na^+イオンとCl^-イオンの周りには莫大な水分子の塊(クラスター)が生じます。
Na^+は酸素の非結合電子対(lone pair)に配位する形で水に取り囲まれます。それでもなお陽電荷が他の水分子に感じられるのでNa^+の方向に酸素が向いた双極子の二重、三重の層がNa^+イオンを取り囲みます。
Cl^-の場合には水の水素にCl^-の電子で埋まった軌道が配位する形になり、またその外側を今度は水素側をCl^-に向けて水が層をなします。
この効果によって水が「収縮」するのです。
一方蔗糖を水に溶かす場合にはこの様な電気的効果は生じません。体積は溶媒と溶質の排除する空間の大きさの和です。
この様な効果により「電解質溶液」の密度は大きくなります。

Q溶液の体積あるいは密度を計算したいです。

溶質の密度が1.35g/ml、質量が10mg。
溶媒の密度が1.006g/ml、質量が490mg。
これらを合わせて、2%の溶液を作ります。
このときの溶液の密度あるいは体積がわかるような公式などはありますか?

ちなみに溶質はモノクロタリンという薬品でその他情報は以下のサイトで確認できます。
http://www.guidechem.com/dictionary/jp/315-22-0.html
溶媒は大塚生食注(生理食塩水)です。

単純に溶質の体積+溶媒の体積=溶液の体積という風にはならないと聞いたので、計算方法などがありましたら教えていただきたいです。

化学が苦手なもんで、何卒よろしくお願いします。

Aベストアンサー

厳密には、「溶質の体積+溶媒の体積=溶液の体積」にはなりません。また、液体を混ぜたときの体積がどうなるかについては、溶液の各温度、各濃度の実験データを使用するほか実用的な計算方法はありません。
しかし、
実用上(精度的に)そう考えてよい場合が多くあります。また、希薄溶液で、溶質の体積が全体の1/1000程度と小さければ、「溶媒の体積=溶液の体積」としても実用上問題はないでしょう。

質問の場合、
「溶質の密度が1.35g/ml、質量が10mg」→10[mg]/(1.35×10^3[mg/mL])=0.0074[mL]=7.4[uL]
「溶媒の密度が1.006g/ml、質量が490mg」→490[mg]/(1.006×10^3[mg/mL])=0.487[mL]=487[uL]
で、
体積比=0.0074/(0.0074+0.487)=1.6×10^(-2)
と小さく、
精度も3桁は必要ない(質量が10mgで2桁)
から、「溶質の体積+溶媒の体積=溶液の体積」としても実用上十分でしょう。
したがって、

溶液の密度=(10+490)×10^(-3)[g]/((0.0074+0.487)[mL)=1.01[g/mL]

で、いいでしょう。

厳密には、「溶質の体積+溶媒の体積=溶液の体積」にはなりません。また、液体を混ぜたときの体積がどうなるかについては、溶液の各温度、各濃度の実験データを使用するほか実用的な計算方法はありません。
しかし、
実用上(精度的に)そう考えてよい場合が多くあります。また、希薄溶液で、溶質の体積が全体の1/1000程度と小さければ、「溶媒の体積=溶液の体積」としても実用上問題はないでしょう。

質問の場合、
「溶質の密度が1.35g/ml、質量が10mg」→10[mg]/(1.35×10^3[mg/mL])=0.0074[mL]=7.4[uL]
「溶媒の...続きを読む

Q塩水の体積。

「水に食塩(塩化ナトリウム)を溶かすと体積が減る」らしいのですが、理由がわかりません。なぜ体積が減るのか教えてください。ちなみに水にリン酸ナトリウムを溶かすと逆に体積が増えるそうです。こちらもなぜ体積が増えるのかわかりません。

Aベストアンサー

恐らく、食塩を投入した直後(食塩はまだ溶けていない状態)の体積と、撹拌して食塩が溶けてしまった後の体積を比較した時のことを言っているのではないでしょうか?

食塩が溶けていない状態では、ちゃんと食塩の結晶分の体積を占めていますが、溶けると水分子の隙間に入り込んでしまうので、その分体積が減るのです。

どうでしょう?目の付けどころは私の勘違いでしょうか?
恐らく、#2さんの答は、起きていたとしても目に見えるような変化ではありません。

QNaOH水溶液の部分モル体積値がマイナスになる理由

部分モル体積値はNaOH水溶液やLiOH水溶液では負の値を示しますが、なぜこうなるのでしょうか?

ご回答頂ければ幸いです。

Aベストアンサー

partial molar volumeの事でしたら、イオンが存在する事で水が配向し全体の体積が減少するためです。

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
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

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む


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