よくある質問のようですが、ネットで調べても答えがわからなかったのでお願いします。
例えば水に対する圧力を下げてやれば100度にならずとも沸騰しますが、これの答えとしては圧力を下げれば分子がもっと活発に動けるようになるからで正解でしょうか?

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A 回答 (6件)

>> 圧力が変われば分子の活発さは変わると今まで思い込んでいました。



分子の活発さの定義によりますが、運動エネルギー(分子の速度など)という意味では、基本的には温度が変わらなければ同じです。
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ある程度自由に動ける物質は、なるべく圧力というか、密度の低い所に移動する性質があります。



これは、他の方がかなり丁寧に説明してくれてますが、外側から押さえつける圧力が減るためです。

イメージとしては…、宇宙空間で宇宙船のから空気が吸い出されるシーンみたいなのを想像して
みて下さい。(分かりにくかったらスミマセン…。)
あれは、一見吸いだされているように見えますが、実際は外側に押さえつけたり、ぶつかったり
する邪魔者が居ないため、中の空気が飛び出している訳です。


続けてたとえ話で申し訳ありませんが、中に水と空気が入った部屋があったとします。
この中の圧力を下げると、空気分子の密度は下がった圧力の分だけ減少します。
それに対し、水(液体でも可)の密度というものはほとんど変化しません。

そのため、圧力を下げた分だけ水と空気の密度差は大きくなり、
液体から吸いだされるように、分子が飛び出していく事になります。


えー、なにやら変な回答になってしまいました・・・。
既に他の方が詳しく書いておられるので、イメージ主体で書いてみたのですが・・・、分かり難かったらすみません。
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この回答へのお礼

わかりやすい例え、ありがとうございます。
平衡していくということですね。

お礼日時:2009/05/11 22:31

普通、蒸発は、液体の表面だけから起こります。


沸騰は、液体の表面だけではすまずに、液体の内部からも蒸発(気化)が起こる現象を指します。
蒸発する力が、液体にかかる自重(日常生活ではほとんどが大気圧ですが)よりも大きい時に起こります。

イメージ的な理解で良ければ、圧力≡気圧が高い ということは、液体全体を押さえ込まれているのと同じわけですから、中からの蒸発が起こりにくくなります。圧力が低いと、その分、液体を押さえ込む力が弱いわけですから、低い温度でも沸騰が起こることになります。

ということで、
>> 圧力を下げれば分子がもっと活発に動けるようになるからで正解でしょうか?
ではなく、分子は同じ活発さですが、押さえ込まれている力=圧力 が小さくなるから、です。

以上、他の方と同じ回答でした。
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この回答へのお礼

圧力が変わっても、分子の活発さは同じなのですね!
圧力が変われば分子の活発さは変わると今まで思い込んでいました。
ありがとうございます。

お礼日時:2009/05/11 22:29

水が水蒸気になる温度を沸点とします。



水蒸気は読んで字の如く気体なので水より軽い蒸気は上へ上がります。
しかし、大気を加圧すると上から押さえる力が増して下から加熱された蒸気が上がってこれなくなります。上がるには上からの押える大気圧以上のエネルギーと沸点が必要になります。逆に大気を減圧すると上から押さえる力が減るのでその分下から加熱された水蒸気が少ないエネルギーで上がってきやすくなります。
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この回答へのお礼

イメージとして、よくわかりました。
ありがとうございます。

お礼日時:2009/05/11 22:26

沸点とは何かを、正確に理解されていませんね。



沸点とは、ある液体の蒸気圧が1気圧=760mmHgに到達する温度のことを指します。
液体の蒸気圧は、外気を押しのけて気体に変化しようとする圧力のことで、液体の温度が高いほど高くなります。
水では、20℃では蒸気圧が17mmHg程度しかありませんが、温度上昇とともに増加し、100℃に達したときに760mmHgに達します。
もちろん、大気圧がいつでも760mmHgかと言えばそうではなく、沸騰するのは「蒸気圧がそのときの大気圧に達する温度」なので、水が沸騰するのは100℃「くらい」になります。

ご質問の「圧力が低いときに水が100℃にならなくても沸騰する」原因は、外気圧が1気圧より低い環境では、100℃より低い水温での蒸気圧でそのときの外気圧と等しくなるためです。
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この回答へのお礼

確かに「沸点」の意味を理解出来てませんでした。
ありがとうございます。

お礼日時:2009/05/11 22:21

>これの答えとしては圧力を下げれば分子がもっと活発に動けるようになるからで正解でしょうか?


違います。
温度が高くなるほど分子が活発に動くようになります。その結果、温度上昇とともに(飽和)蒸気圧も上昇します。蒸気圧と外圧が等しくなったところが沸点です。
外圧が低くなれば低い温度で蒸気圧と外圧が等しくなりますので沸点は低下します。
・・・ということで納得できますか?
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この回答へのお礼

外圧が低くなれば水の分子が動きやすくなるようにイメージしていましたが違ったんですね。ありがとうございます。

お礼日時:2009/05/11 22:16

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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。

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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。
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(2)その時の時の空気の圧力・・・・1気圧(≒0.1MPa)とします。
(3)容器内の液体の水がなくなる温度
 ・・・・(イ)100℃にしたときに容器内に液体の水が残っている
 ・・・・(ロ)50℃で液体の水が無くなった
 ・・・・(ハ)80℃で液体の水が無くなった

(イ)の場合
 容器内の圧力=100℃での飽和蒸気圧+100℃での空気の圧力
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(ロ)40℃での飽和水蒸気圧は0.07気圧です。この温度以上では新たな水蒸気の供給がありませんのでシャルルの法則にしたがって圧力が上昇します。
容器内の圧力=水蒸気の圧力+空気の圧力
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=0.08+1.32≒1.40
1気圧を基準に取ると+0.4気圧(=0.04MPa≒0.0MPa)です。

(ハ)80℃の飽和蒸気圧は0.47気圧です。
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      =0.50+1.32
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有効数字1桁の場合で考えます。
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(ロ)の場合、A
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(密閉容器内に水と空気を入れて均一に加熱していく場合、沸騰は起こりません。内部にある空気の圧力が飽和水蒸気圧にプラスされますから常に「容器内の圧力>その温度での飽和水蒸気圧」が成り立っています。
#2の
>沸騰した場合に限りますが、ということは100℃を超えていると云うことでもあります
は「?」です。)

条件が不足しています。
(1)加熱し始めたときの温度・・・・10℃(=283K)とします。
(2)その時の時の空気の圧力・・・・1気圧(≒0.1MPa)とします。
(3)容器内の液体の水がなくなる温度
 ・・・・(イ)100℃にしたときに容器内に液体の水が残っている
 ・・・・(ロ)50℃で液体の水が無くなった
 ・・・・(ハ)80℃で液体の水が無くなった

(イ)の場合
 容器内の圧力=100℃での飽和蒸気圧+100℃での空気の圧力
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#3さんがお書きの通りですが,少し蛇足を。

 こちらのサイトの「1.1.2 クラスター」に水分子の水素結合の様子があります。これで分かる様に,水分子は2つのH原子を使って水素結合を作りますので,網目構造をとる事が可能です。

 ・http://www.con-pro.net/readings/water/
  水の話

 一方,メタノールには水素結合可能なH原子(-OHのH)は1つしかありませんから,枝分かれが可能なものの,水素結合の結果は直線的な構造しかとれません。

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 ・http://oshiete.eibi.co.jp/kotaeru.php3?q=280158
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参考URL:http://www.con-pro.net/readings/water/, http://oshiete.eibi.co.jp/kotaeru.php3?q=280158

#3さんがお書きの通りですが,少し蛇足を。

 こちらのサイトの「1.1.2 クラスター」に水分子の水素結合の様子があります。これで分かる様に,水分子は2つのH原子を使って水素結合を作りますので,網目構造をとる事が可能です。

 ・http://www.con-pro.net/readings/water/
  水の話

 一方,メタノールには水素結合可能なH原子(-OHのH)は1つしかありませんから,枝分かれが可能なものの,水素結合の結果は直線的な構造しかとれません。

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Q親水性高分子膜の水による膨潤の圧力依存性

お世話になります。

親水性高分子膜の水による膨潤の圧力依存性
について、ご存知であれば教えてください。

水蒸気分圧が高いと膨潤度は上がることは予想できるのですが、
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実測データをみると、
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・全圧が大きいと膨潤度は小さい
です。
申し訳ありませんが、試験条件等は
詳しく書けません。

高分子膜の水による膨潤について、
詳しく書かれているHPや文献、本など
合わせて教えていただけると助かります。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

素人なので、定性的な推測になりますが・・・

高分子の膨潤は、高分子鎖の間に溶媒分子が取り込まれることで起こりますので、
1)良溶媒の溶媒分子の分圧が高い
  →溶媒分子が高分子鎖にぶつかる頻度が上昇
 ⇒ 膨潤度は上がる
2)系の温度を上げる
  →溶媒分子が高分子鎖にぶつかる頻度は上昇するが、
    高分子の熱振動によって、溶媒分子との結合が切れる頻度も上昇
 ⇒ 膨潤速度は上がるが、膨潤度は低下
3)溶媒分子以外のガスを注入することで、系の全圧を上げる
  →そのガスの分子が高分子鎖にぶつかって溶媒分子を弾き出す
    (=分子間結合を切る)頻度が上昇
 ⇒ 膨潤度は下がる
4)系の成分比は変えず、容積を変化させることで全圧を上げる
  →溶媒分子とその他の分子の双方の衝突頻度が上がる
 ⇒ 膨潤速度は上がるが、膨潤度は変化なし

・・・といったことが考えられるのではないかと思います。
但し、水の場合、分子間結合が比較的強い水素結合である分、
「2)」でも、ある温度範囲では膨潤度は変化しなかった上がったり、
といった結果になるかもしれません。


繰り返しますが、以上はあくまで素人の推測です。
ArchEnemyさんの実測データと照合して推測結果と合うようでしたら、
その理由の考察の参考としてご活用戴ければ幸いです。

素人なので、定性的な推測になりますが・・・

高分子の膨潤は、高分子鎖の間に溶媒分子が取り込まれることで起こりますので、
1)良溶媒の溶媒分子の分圧が高い
  →溶媒分子が高分子鎖にぶつかる頻度が上昇
 ⇒ 膨潤度は上がる
2)系の温度を上げる
  →溶媒分子が高分子鎖にぶつかる頻度は上昇するが、
    高分子の熱振動によって、溶媒分子との結合が切れる頻度も上昇
 ⇒ 膨潤速度は上がるが、膨潤度は低下
3)溶媒分子以外のガスを注入することで、系の全圧を上げる
  →そのガスの分子が...続きを読む

Qそもそも沸点とは何か

沸点は何によって決まっているのでしょうか、教えてください。

私たちは小学校や中学校で、水の沸点は約100度と習いました。
でも、他の液体では沸点が違います。
また気圧でも違います。
沸点は何によって決まっているのでしょうか。

Aベストアンサー

液体が気体(蒸気)に変わる変化は一般に気化といいます。気化には2つのタイプがあります。
液体の表面からだけ気化が起こる場合は蒸発と呼ばれています。蒸発はどの温度でも起こりますが温度が高い方が起こりやすいです。温度を高くしていくとあるところで液体の内部からも気化が起こり始めます。周りの液体を押しのけて気体になってしまいます。泡として観察されます。この現象を沸騰と呼んでいます。蒸発は目に見えませんが沸騰は目で見て分かります。沸騰はある温度で起こります。その温度を沸点と呼んでいます。沸点は物質の種類によって変化します。標準大気圧(1気圧)の時の沸点を標準沸点と呼びます。ふつう沸点と言うときは標準沸点のことである場合が多いです。
沸点は液面にかかっている圧力によっても変わります。これは液体内部で気体の塊(泡)が出来るわけですから液面にかかる圧力よりも泡の中の圧力が大きいという条件が必要なのです。蒸気の圧力には最大値があります。もうこれ以上溜めることが出来ないという時の圧力を飽和蒸気圧といいます。蒸発しやすい気体は飽和蒸気圧が大きいと言うことが出来ます。飽和蒸気圧よりも圧力が高くなるようにすると一部が液体に戻ってしまいます。

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泡の中はその液体の蒸気で満たされていますから沸騰の条件は「飽和蒸気圧は外圧よりも大きい」ということになります。蒸気圧曲線で圧力が外圧に等しくなるところの温度を求めると沸点が分かります。
やかんでお湯を沸かすときふたをしているときとふたのない時で沸点は変わります。生じた蒸気が逃げずに閉じこめられていると液面にかかる圧力が大きくなるからです。圧力釜はこれを利用しています。
液体が気体になるときは周りとの繋がりを断ち切る必要があります。分子間に働く力が大きいと沸騰させるのに高い温度が必要だというのは今までの方が書いてくれています。

液体が気体(蒸気)に変わる変化は一般に気化といいます。気化には2つのタイプがあります。
液体の表面からだけ気化が起こる場合は蒸発と呼ばれています。蒸発はどの温度でも起こりますが温度が高い方が起こりやすいです。温度を高くしていくとあるところで液体の内部からも気化が起こり始めます。周りの液体を押しのけて気体になってしまいます。泡として観察されます。この現象を沸騰と呼んでいます。蒸発は目に見えませんが沸騰は目で見て分かります。沸騰はある温度で起こります。その温度を沸点と呼んでい...続きを読む

Qなぜ圧力を下げると沸点が下がるのか?

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水を押さえつけていた空気がなくなるので蒸発しやすくなっているのでしょうか・・・

Aベストアンサー

No.1です。
液体の温度が上昇すると、蒸気圧は上昇します(分子の熱運動が大きくなるので)。
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Q沸点の低下。

t-ブチルアルコールから塩化t-ブチルを合成する有機化学実験を行ったのですが、蒸留の本留での生成物(塩化t-ブチル)の沸点を測定したところ、文献の沸点(52℃)よりも低い沸点(49℃)が測定されました。この沸点の低下はどうして起こるのでしょうか?

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仮に2-メチルプロペンや塩化水素が生成している(ご指摘の通りE1反応です)としても、常温では気体ですので、基本的には、そのまま大気中に出てしまいますので、塩化t-ブチルに溶け込んだとしてもわずかだと思います。

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HClの発生が気にならないレベルであったのなら、2-メチルプロペンへの混入について気にする必要はないと思います。

Q分子の結合が回転できないことを表すうまい表現を教えて欲しいです 例えば環や二重結合によって二面角が固

分子の結合が回転できないことを表すうまい表現を教えて欲しいです

例えば環や二重結合によって二面角が固定されてることを言いたいです

英語だとさらに助かります

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