気体の分布

気体には留まりやすい層があるとおもいますが、どう判断するのでしょうか？
たとえば一酸化炭素は下層に留まりやすいなどあると思うのですが・・・

No.1 ベストアンサー 回答者： trytobe 回答日時： 2014/10/01 18:10

「同じ温度で」「ゆっくりと混ざりにくい状態で」流れてきた場合は、

空気（酸素２０％：窒素８０％）の分子量より大きい化学物質（重い分子）なら空気より重くて下に回りこみ、分子量が小さい（軽い）分子なら空気より軽くて上に回りこみます。

空気は、
－　酸素(の気体)はＯ2、つまり酸素原子Ｏの原子量１６が２つつながっているので、酸素分子の分子量が３２
－　窒素(の気体)はＮ2、つまり窒素原子Ｎの原子量１４が２つつながっているので、窒素分子の分子量が２８

これらが、２０：８０で混ざっているので、空気という混合物としてみると分子量はおよそ２８．８になります。

さて、一酸化炭素は ＣＯ 、つまり、炭素原子Ｃの原子量１２に酸素Ｏの１６が加わって２８となります。ですから、空気より少し軽いくらいで、上に行きやすい傾向があります。下にためようとすると、一酸化炭素は空気より冷たくないと密度が上がらないので、もぐりこんでくれないでしょうし、温度が一定になるとともに、空気の上に行こうとしはじめてグチャグチャに混ざるでしょう。

一方、二酸化炭素は ＣＯ2 、つまり、炭素原子Ｃの原子量１２に酸素Ｏの１６が２つ加わって４４となります。ですから、空気よりかなり重く、下に行きやすい傾向があります。よくドライアイスを使う実験室や作業場で起こりますが、ドライアイスが気体の二酸化炭素になったとき、空気よりはるかに冷たく密度がさらに上がった状態で部屋の下にもぐりこむように広がるので、寝ていたらすぐに、座っていても、知らないうちに二酸化炭素の洪水の中に埋まってしまい、窒息死する危険があります。

これと同じような事故は、液体窒素でも起きます。窒素分子の分子量は２８ですから、先の一酸化炭素と同じで、空気より軽い気体です。しかし、液体窒素が気体の窒素になったとき、空気よりはるかに冷たく密度が上がることで、部屋の下にもぐりこむように広がるのです。これで、換気の悪い実験室で、窒素で満たされてしまって酸欠による窒息でなくなる学生さんもいらっしゃったくらいです。

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この回答へのお礼

遅くなりました。
詳しくわかりやすい説明ありがとうございます。

お礼日時：2014/10/02 08:49

No.2 回答者： kamobedanjoh 回答日時： 2014/10/05 14:34

気体にも質量があり、成分毎に重さが異なります。

市ガスは室内の空気よりも軽い為、窓を開ければ室外に放出されますが、LPガスは重い為、掃き出したりする必要があります。
大気中の二酸化炭素は約0.3％程度で希薄ですから、多少室内に充満しても息苦しく感じる程度、とは言え希に酸素欠乏で重体に陥ることもあります。一酸化炭素は人体に対して毒性を持つ為、室内充満は極めて危険です。
大気は約78％の窒素と、約20％の酸素から成り、その他の気体成分は何れも希少です。
水素ガスは酸素と化合して発火する危険性が高いのですが、自由空間では軽い為対流圏外まで素早く上昇します。
火山性の有毒ガス（亜硫酸ガス、硫化水素）などは重くて、窪地などに溜まりやすく、極めて危険です。
古井戸の底などにはこうした危険なガスが滞留して居ることがありますので、不用意に降りて行かないことが肝要です。
上空の酸素はオゾン化して紫外線を遮断してくれます。
カンブリア紀以前、海中で発生した藻類が大量の酸素を発生させました。そのため、海水中の鉄分が酸化沈殿して、赤色鉄鉱層を形成し、今日の鉄文明をもたらしてくれました。
カンブリア紀は、酸素の増加と共に多彩な生物種の爆発的増加をもたらしました。
炭酸ガスは、大量の植物を繁茂させ、やがてそれらが石炭と成り、生物屍骸が分解されて石油やメタンガスを生成しました。
一酸化炭素（CO）は二酸化炭素（CO₂）よりは軽いかと思います。
以上の外は、大気を構成するガスの高度分布には、特別な層的偏在は無いと思います。

この回答へのお礼

かなり遅くなりましたが回答ありがとうございます。
気体の発生過程まで細かく教えていただき感謝です

お礼日時：2014/10/10 15:04