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ヨウ素は昇華する物質であることわかっています。
また、昇華の定義は『気体から固体(もしくは固体から気体)に液体を経由しないで変化する現象』・・・・・・・・・・・・・・・・・・参考書参照。
『分子間力が弱いために常温でも気体となってしまう』・・・・・問題集参照。
ここで質問!!
ヨウ素は常温時、固体であるがなぜ、気体にならないのか??

A 回答 (5件)

分子間力の相互作用による固体状態が常温での最も安定な状態だが、分子間力は弱い引力であるため、常温時の熱振動などによって、分子間力が切断され、”いくつかの”ヨウ素分子は空気中へ放り出されるため、昇華が見れる。

このとき、いくつかの分子しか気体にならない。熱振動の大きさは、ボルツマン分布していて、この分布のなかで大きい熱振動を持っているヨウ素分子のみが分子間力を断ち切れるため。気体から固体へ戻る時も同じで、分子のなかで、小さい並進運動エネルギーを持っているものだけが固体になれる。
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みなさんの回答で十分だと思いますので、補足まで。



昇華に限らず、気ー液、固ー液、全ての状態変化は
平衡反応です。当然、ヨウ素にしても気体と固体との間に
平衡が成り立っています。

もし、開放系にヨウ素の固体をおいておくと、気体は
いくらでも拡散して、実際の濃度(分圧)はゼロとみなせるので、
十分時間がたてば、全て昇華して気体になってしまうでしょう。

一方、試薬瓶の中などの閉鎖系では、ある程度昇華が起こると、
その空間のヨウ素の濃度(分圧)が飽和に達するので、
それ以上は昇華しないと思われます。

ただし、昇華は、見た目止まっているだけなので、昇華して気体になった
ものが再び固体として析出(正しくない表現ですが、昇華と区別するため)
して、試薬瓶を開けるとふたの裏にびっしりとたまっていたことはあります。
(メントールという化合物で実際に体験しました。笑)
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 水の沸点は100℃です。

でも常温でも放っておくと、蒸発して無くなります。これは蒸気圧の性です。水の常温の蒸気圧は0.02気圧位で、温度が上がるにつれ蒸気圧は上昇し、大気圧となる温度が沸点であり、100℃です。
 ヨウ素の昇華についても、全く同じことが言えます。ですから常温でも、徐々に昇華し、rei00さんがおっしゃるように、いずれ昇華して無くなります。但し、密封している場合は、ある程度昇華すると、蒸気圧平衡に達し、それ以上は昇華しなくなります。試薬瓶のヨウ素が無くならないのは、そういうことです。
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物質は、安定な状態を保とうとします。

ですから、エネルギー的に安定な状態である固体、特に結晶の形を取ろうとします。ヨウ素は、常温に於いて固体で、また昇華する物質として知られています。しかし、昇華するには結晶の結合を切るだけのエネルギを外部から加える必要があります。常温では、ヨウ素の結合を断ち切るに充分なエネルギが得られません。ですから、固体として存在します。ヨウ素の融点は、113.7℃ですから、ここまで加熱すれば昇華します。

 一方、ヨウ素にも沸点が存在します。昇華は、融点付近の蒸気圧が大きいことに原因があります。逆に急激に温度を上げれば、確か融解してヨウ素の液体が観察できると思いましたが。
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お書きの様に,ヨウ素は昇華性の固体です。

そのため,固体のヨウ素を常温で置いておくと,徐々に昇華して(気体になって)無くなってしまいます。

つまり,ヨウ素は常温時,固体であるが,昇華して気体になる。

いかがでしょうか。
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