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気体の状態方程式はどうして高温定圧のもとでしたがいやすいのですか?
ヘンリーの法則はどうして水に溶けいにくい物質にのみ適用されるのですか?

A 回答 (2件)

気体の状態方程式に従う気体のことを理想気体といいます。


状態方程式はボイルの法則と、シャルルの法則、アボガドロの法則を組み合わせたものです。

圧力を上げれば体積が小さくなる、これは誰でも知っています。
ボイルの法則はこの時の体積の減少が圧力に反比例して起こるという内容です。
でも圧力を2倍、3倍、・・・10倍、100倍、・・・
としていったときに体積は1/2、1/3,・・・1/10、1/100、・・・となるでしょうか。
初めのうちはいいでしょうがだんだんと合わなくなるのではないでしょうか。液体とか固体になればもうそれ以上体積が小さくなるということは起こらないとしていいはずですね。液体になってしまうともうそれ以上体積が小さくなるというのが起こらないのであればそれより手前でそういう傾向が出てきているはずです。

気体の体積は温度を上げると大きくなるというのは誰でも知っています。
シャルルの法則はこの時の体積の増加が絶対温度(-273℃を基準にして測った温度)に比例するという内容です。
温度を下げていきます。体積が小さくなります。でもどこかで液体に代わります。それ以上は温度を下げても大きな体積の減少は見られなくなります。液体に代わる温度の手前からシャルルの法則からのずれが見えてくるはずです。液体になったということは分子と分子がくっついたということですから分子と分子の間に力が働いているということです。

荒っぽく言います。
気体の法則は気体が気体でなくなるところでは使うことが出来なくなります。それは圧力が高い、または温度が低いという領域です。逆に言うと気体が気体らしい性質を見せるところは液体になる領域から遠いところ、すなわち、温度が高く、圧力の低いところです。
気体が気体らしく振舞うというのは気体分子が全く自由に運動しているということです。他の分子が存在するということが問題にならないような運動をしているということです。
「こういうイメージに合う領域は?」という考えです。

ヘンリーの法則について
液体の中に気体を無理に押し込んでいきます。
何もない空間から窮屈な空間に無理に押し込んでいくのですから圧力が必要です。気体分子と水の分子の間に特別な仲のよさがなければ溶け方は圧力に比例して決まります。
でも水の分子との間に特別な仲のよさがあれば溶け方は圧力だけでは決まりません。圧力を上げると溶け方は大きくなるでしょうが比例という関係ではなくなります。水によく溶ける気体というのは水分子との間に特別な力が働く物質です。
二酸化炭素、二酸化硫黄、・・・は水との結びつきが強いです。水との間の反応も起こります。
アンモニアも塩化水素も常温で気体です。よく水に溶けます。水に溶かしたものがアンモニア水、塩酸です。
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この回答へのお礼

ガッチリ来るものがありました。
状態方程式は気体に対応するものですから、気体が気体らしくある領域、すなわち高温低圧で成り立ちやすい、と言われれば納得がいきますね。ありがとうございました。

お礼日時:2008/09/03 14:37

遠い記憶から。

。。

高温である場合、気体原子(分子)の運動エネルギーは大きく、n molの気体原子(分子)があって、定圧ならば、体積Vは大きい。
状態方程式 R=pV/nT において、pが定圧ならば、TとVは比例するはずだが、Tが大きいとき(高温)、すなわち、Vが大きいときほど、理想気体の方程式に近づき、逆に低温であるとき、Vはn*a分(aは原子あるいは分子の体積に由来する定数とする)だけ小さくなるため、理想気体の方程式から外れてゆく。つまり、気体原子(分子)が疎であるほど、状態方程式は成り立ちやすい。

ヘンリーの方程式も同様で、固体原子(分子)が疎、すなわち、溶けにくいほど、成り立ちやすい。

と記憶しています。
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この回答へのお礼

二者の間にはやはり似たような考え方があるんですね。
どうもありがとうございました。

お礼日時:2008/09/03 14:44

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Qヘンリーの法則がわかりません。

ヘンリーの法則のうち「一定量の液体に溶ける気体の体積は、、、同圧に換算すると→圧力に比例する。その圧力とすると→圧力に関係なき一定。」というものがまったく理解できません。

同圧に換算、その圧力とする、などの言葉の意味(日本語的な意味ではありません)がわかりません。圧縮されているなどの説明もありましたが理解できません。圧力に比例する(同圧に換算した場合だそうですが)のは感覚的にわかります。一定というのは感覚的にもわかりません。結果的に一定などという説明も受けましたが能力のない自分にはよく理解できません。

どなたか、低脳の僕にもわかるように教えてください。本当によろしくお願いします。

Aベストアンサー

ヘンリーの法則自体は
「同温度では溶解度の小さい気体の溶解度は圧力に比例する」ということです。
定量の溶媒に1atmで0.5molとけたとすれば、2atmで1.0atm,3atmで1.5molとけるということです。要するに「比例」しているんです。
しかし、溶解度を体積で表すと、厄介なことになります。なぜなら気体は測定する圧力によって変わるからです。ボイルの法則PV=一定であるように、厳密には圧力に反比例するのです。

これからどうなるかというと,上記の気体の溶解度は1atmで1リットルとけるとすると、2atmで2リットル、3atmで3リットルというのが「ヘンリーの法則」の言うとおりです。ですが、この1リットルとかは1atmで測られたものなのです。ですが、3atmで溶ける気体のリットル量を言うときにわざわざ1atmでの気体のリットル量で言うというのはおかしいですよね。そこで、「ボイルの法則」により気体の体積は圧力に対して反比例することをかんがえると、3atmで溶ける気体3リットル(1atmでの体積)は、"3atm"では「1リットル」でなければなりません。こう考えると、つまりP1(atm)で解けているP1下で測定した気体L1(リットル)は、P2(atm)で解けているP2下で測定した気体L2(リットル)と等しい。つまりL1=L2となるのです。ここでL1とL2の測定が行われた圧力条件がそれぞれP1,P2とことなることに注意してください。

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一般的に気体の溶解度が溶媒リットルあたりL(リットル)(標準状態において)と与えられた場合,溶媒(気体の体積ではないことに注意)=L3(リットル)、圧力=P3(atm)において解ける気体の量n(mol)は
n=L/22.4(標準状態での体積)xL3xP3
で求められます。
あとは、聞かれた条件下で状態方程式にnを代入して解ける体積なりで答えればよいのです。

最後に、簡単にまとめておくと、
1.「ヘンリーの法則は溶解度は圧力に比例する」といっている。(ただし、同じ圧力で測定した場合)
2.溶解度が体積で与えられた場合、測定する圧力により体積が異なる点が話をややこしくする。
3.1.2をうまく処理する為には測定する圧力にかかわらず一定である物質量(モル)などで処理した後聞かれている条件下に戻すほうが間違えにくい。(状態方程式が絡む以上、計算はややめんどくさくなるが。)

ということです。

ヘンリーの法則自体は
「同温度では溶解度の小さい気体の溶解度は圧力に比例する」ということです。
定量の溶媒に1atmで0.5molとけたとすれば、2atmで1.0atm,3atmで1.5molとけるということです。要するに「比例」しているんです。
しかし、溶解度を体積で表すと、厄介なことになります。なぜなら気体は測定する圧力によって変わるからです。ボイルの法則PV=一定であるように、厳密には圧力に反比例するのです。

これからどうなるかというと,上記の気体の溶解度は1atmで1リットルとけるとすると、2atmで2リッ...続きを読む

Qヘンリーの法則とボイルの法則について

以下の問題について、解答ではボイルの法則より、9.8Lと記載されているのですが、なぜヘンリーの法則から標準状態の体積は49mLにならず、ボイルの法則から答えを出すのでしょうか。
「0℃の水1.0Lに、2.0×10⁴Paの酸素は、標準状態の体積で何mL溶けるか。酸素の水1Lに対する気体の溶解度は、0.049(0℃、1.013×10⁵Paのときの体積に換算した値(L))である。」

Aベストアンサー

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Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
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Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q酢酸エチルの合成 ぜひ教えてください

硫酸を触媒として酢酸とエタノールから酢酸エチルを合成する実験で、濃硫酸、炭酸ナトリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、粒状塩化カルシウムを入れるのですが、この4つの役割はなんでしょうか?なぜいれるのでしょうか?
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ぜひ教えてください。

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酢酸エチルの合成の反応式はわかりますか?

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O

見にくくてすみません。
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この反応は、平衡反応なので
酢酸とエタノールが反応して酢酸エチルになる反応と、
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ですからたくさん酢酸エチルを作ろうと思うと、何らかの方法で酢酸エチルが水と反応するのを防いで元に戻るのを(酢酸エチルが、酢酸とエタノールになるのを)止めてやる必要があります。

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Q蒸気圧ってなに?

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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。
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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。

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要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
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