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蒸気圧とは?
気液平衡のときの圧力が、蒸気圧
蒸気圧の性質に分子間力が小さいほど気体
になりやすいと書かれているんですが、
気体になったら蒸発する分子と凝縮する分子は
等しくならないような気がするのですがどうな
んでしょうか?
化学に詳しい人お願いします。

A 回答 (5件)

ビンの中に液体部分と気体部分があるという状態を考えてください。

液体とは、分子が振動しながらも互いの分子間力によってくっつきあっている状態です。一方、気体とは互いの分子間力が働かず、分子は自由に動き回っている状態です。

液体の分子の振動は、どれも同じではなく、大きく振動しているものも、ほとんど振動していないものもあります。たまたま大きな振動となった分子があると、分子間力を振り切って液相から出て、気相に入って自由運動を始めます。これが蒸発です。

一方、気相にある分子は自由に運動していますので、たまたま液相に突入していしまう分子もあります。液相に突入した分子は、ほかの分子の分子間力に捕えられ、液相から逃れられなくなってしまいます。これが凝縮です。

蒸発する分子の数の方が凝縮する分子の数より多いと、気相の分子数が増えるので圧力が高くなります。しかし、気相の分子の数が多いと(つまり気相の圧力が高いと)、それだけ液相に突入する分子の数も多くなり、圧力は下がります。結局、蒸発する分子の数と凝縮する分子の数が同じになると圧力の変化が止まります。このときの気相の圧力が蒸気圧です。

「蒸発する分子と凝縮する分子は等しくならないような気がします」との質問ですが、等しくならないと気相の圧力は変化します。そして等しくなったところで、圧力の変化が止まります。その時の圧力を蒸気圧と言っいるわけです。したがって、蒸気圧付近では、蒸発と凝縮は等しくなります。
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変なところで改行しない!!!意味が通じなくなる。


蒸気圧とは?
「気液平衡のときの圧力が、蒸気圧
「蒸気圧の性質に分子間力が小さいほど気体になりやすい」
と書かれているんですが、気体になったら蒸発する分子と凝縮する分子は等しくならないような気がするのですがどうなんでしょうか?

[誤解1]
状態変化のみならず化学変化もすべて平衡なのです。
______気体_____
気化↑↓凝縮  昇華↑↓
 液体   ⇄  固体
★界面では、常に双方向の変異が起きている。
 その時に、エネルギー(熱)の出入りを伴う。

気体になると、気相にある分子の密度(分圧)が高くなるので、気相から液相に転移する分子の数が増える。
 界面に衝突した気相分子のいくつかはエネルギーを放出して液相につかまり、液相の内何個かは、エネルギーを貰って気相に移動する状態で平衡になっているとします。双方の数が等しいとエネルギー収支も同じで平衡になっています。
 何らかの理由で、気相にたくさん分子がある(圧力が高い)と、当然平衡がずれて、エネルギーを放出して液相に移動する数が増える。
 〇 〇 〇 〇   〇〇〇〇〇〇〇〇
 ↑ ↓ ↑ ↓   ↓↑↓↓↑↓↑↓
●●●●●●●●●  ●●●●●●●●
●●●●●●●●●  ●●●●●●●●
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まず「系」を考えて下さい、閉鎖系で無くては無意味です。

全部蒸発してしまいます。
>気体になったら蒸発する分子と凝縮する分子は等しくならない
ここで系が問題になり、閉鎖系では「蒸発する分子と凝縮する分子は等しくなる」のですが、開放系では全く無意味です。
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例えば瓶入りの炭酸飲料の炭酸(二酸化炭素)。



栓を抜いて放置して置くと、大気中の炭酸(二酸化炭素)の圧力は小さいから、飲料の中の炭酸はどんどん気体となって空気中に抜けて行く。気液平衡とはならない。

栓をして置くと、栓と飲料の間の空気量が少ないので、飲料の中の炭酸は一定量気化すると、炭酸圧が高まり、気化するものと飲料に再度飛び込むものとが平衡状態になる。

>>気体になったら蒸発する分子と凝縮する分子は等しくならないような気がするのです

大気へ逃げるなどして気体となった時の圧力が小さければその通り。
開放されていない閉じた容器なら次第に蒸気圧が高まり、蒸発する分子と凝縮する分子が等しくなって平衡状態となる。
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>気液平衡のときの圧力が、蒸気圧


正解

>蒸気圧の性質に分子間力が小さいほど気体
>になりやすいと書かれているんですが、
同感

>気体になったら蒸発する分子と凝縮する分子は
>等しくならないような気がするのですがどうな
>んでしょうか?
前置きとの関係が全くつかめません。
どうして、そのような気がするのか?
っは、なにか具体例(または別のイメージでも)をあげて、説明できませんでしょうか?

「液体状の分子が、周りとの(緩い)結合を断ち切って気体状の自由な分子になるのが蒸発」
逆が「凝集」
そして、その速度(時間当たりの個数)が等しくなるのが、「気液平衡」です。
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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。

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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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。

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。
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どなたか、根拠も含めて、ご教授いただけると大変助かります。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

この問題が中学校で習う知識だけで解けることは、回答No.3で示しました。

「熱の発生が多いほど、その反応が進みやすい」ことと「物質を構成している粒子が散らばる化学変化は進みやすい」ことは、大学で習う事柄です。ですけど、あらかじめこの二つの法則を知らなかったとしても、回答No.3で示した解法に従って解けば、中学校で習う知識だけでこの問題を解くことができます。

以下は、大学で習う、自由エネルギーに基づいた説明です。

温度と圧力が一定のとき、化学反応は自由エネルギーの減少する方向に進みやすい、という法則があります。反応前後の自由エネルギーの変化量 ΔG は

 ΔG = ΔH - TΔS

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化学反応は、その反応の ΔH と ΔS の正負に応じて、4つの場合に分けることができます。

(1) 粒子が散らばる発熱反応(ΔH < 0 かつ ΔS > 0)
この場合は、どんな温度でも ΔG < 0 となりますから、反応は進みやすいです。
例えば金属と酸を反応させて、水素と金属イオンの水溶液ができる反応は、発熱反応です。

 金属(固体) + 酸(水溶液) → 金属化合物の水溶液 + 水素(気体) + 熱

固体と溶液が反応して、気体と別の溶液が生成しているので、この反応は粒子が散らばる発熱反応です。
別の例として硫酸が水に溶ける現象があります。物質が溶解する現象は、粒子が散らばる(広い意味での)化学変化です。硫酸の場合は、水が硫酸に水和する化学変化により熱が発生するので、粒子が散らばる発熱反応です。

(2) 粒子がまとまる吸熱反応(ΔH > 0 かつ ΔS < 0)
この場合は、どんな温度でも ΔG > 0 となりますから、反応は進みません。
例えば先の例の逆反応は

 金属化合物の水溶液 + 水素(気体) + 熱 → 金属(固体) + 酸(水溶液)

のように、粒子がまとまる吸熱反応となりますから、反応は進みません。この反応をどうしても進めたいなら、電気分解するなどして、熱エネルギーの代わりに電気エネルギーなどのエネルギーを消費する必要があります。

(3) 粒子が散らばる吸熱反応(ΔH > 0 かつ ΔS > 0)
この場合は、温度が十分に高ければ、ΔG < 0 となりますから、室温では進みにくい反応でも、温度を高くすることで反応が進むようになります。
例えば酸化銀の熱分解

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は吸熱反応で、固体が分解して別の固体と気体になっているので粒子が散らばる反応です。炭酸水素ナトリウムの熱分解も同様で、熱分解反応の多くはこの場合に当たります。

(4) 粒子がまとまる発熱反応(ΔH < 0 かつ ΔS < 0)
この場合は、温度が十分に低ければ、ΔG < 0 となりますから、室温でも反応が進むことが多いです。また、熱の発生が多いほど、ΔG = ΔH - TΔS の 右辺第一項の寄与が大きくなりますから、「熱の発生が多いほど、その反応が進みやすい」ということができます。
例えば酸とアルカリの中和反応

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は中和熱が大きいので、粒子がまとまるのか散らばるのか分からなかったとしても、室温で反応が進むことは分かります。

また別の例として、あまりに有名な、かの有名なハーバー法

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が挙げられます。この反応は、4個の分子から2個の分子ができる反応なので、粒子がまとまる反応です。粒子がまとまる吸熱反応は、そとから電気エネルギーなどを加えないと絶対に進まないので、この反応は発熱反応です。この例から、加熱しなければ進行しない発熱反応もある、ということが分かります。

ΔG が負なのに室温では進まない反応、すなわち室温で混ぜただけでは反応が進まない発熱反応が数多くあるのは、多くの反応では“活性化エネルギー”が必要だからです。活性化エネルギーについては高校で学びますが、おおまかにいえば、化学反応で分子の化学結合を切るのに必要なエネルギーが活性化エネルギーです。温度を高くするとこのエネルギーの源として熱エネルギーを使うことができるようになるので、室温ではほとんど進まない発熱反応でも、高温では進むようになります。原料の分子の化学結合を切るのに周囲から借りた熱エネルギーは、反応で新しい分子の化学結合ができるときに返済することができます。借りたエネルギーに利子を付けて返すのが発熱反応で、エネルギーを全額返済せずに、新しくできた化学結合にエネルギーを溜め込んでしまう反応が吸熱反応となります。

高校で化学平衡について学ぶと、N2とH2からNH3を合成する反応では、温度が低いほどNH3側に平衡が傾くことがわかります。それにもかかわらず、ハーバー法で加熱しているのは、反応速度を上げるためです。温度を高くするとNH3が生成する速度はあがりますが、それと同時にNH3が分解する速度もあがります。正味の反応速度が高くなるように、適度に高い温度で合成するのがハーバー法です。

この問題が中学校で習う知識だけで解けることは、回答No.3で示しました。

「熱の発生が多いほど、その反応が進みやすい」ことと「物質を構成している粒子が散らばる化学変化は進みやすい」ことは、大学で習う事柄です。ですけど、あらかじめこの二つの法則を知らなかったとしても、回答No.3で示した解法に従って解けば、中学校で習う知識だけでこの問題を解くことができます。

以下は、大学で習う、自由エネルギーに基づいた説明です。

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Aベストアンサー

当人でなくごめんなさい。
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確かに美しい解き方ではありますが、私が高校生の時は、
証明問題で「メネラウスの定理」は使用できないと言われました。
今はもう使用していいのでしょうか?

「BQ:QMを求めなさい」のような問題で、まず答えが欲しい場合は良いかもしれません。

こちらからはリンクを貼って元の質問は分かりますが、向こうの目に付くかは疑問ですね?
せめて、同じ「計算機科学」カテゴリーで投稿すればまだ、未解決の問題があるのでみるかもしれませんね。
この質問以降も回答されているようなので、その回答ついでにこっそり紛れ込ましてみては?

>解答を入力しようとしたら、ブロックされてしまいましたが、
ブロックされたのではなく、単に締め切られたのでしょう。
気の早い質問者さんもいますね。
私も30分以上かけて書いた回答が投稿できなかったときは、かなりへこみましたが、最近ちょっと復活してます。

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Aベストアンサー

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1molについて
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問題は、4.0gの水素H2なので、2.0molになります。

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k(Na+Nb)=V(Pa+Pb)
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Aベストアンサー

こんにちは

以下の2つのページが参考になると思います。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E3%81%95#.E6.A8.99.E9.AB.98
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%82%AA%E3%82%A4%E3%83%89#.E3.82.B8.E3.82.AA.E3.82.A4.E3.83.89.E9.9D.A2.E3.81.A8.E6.A8.99.E9.AB.98

「基準点」をどこに取るのかが、難しいです。
2つめのリンク先で取り上げられているように、富士山の標高も、基準点次第で変わります。

>オーストラリアのゴールドコースとアメリカのマイアミと日本の東京湾の海面は同じ高さなのでしょうか?
同じではありません
・地球の形
・重力のばらつき
のため、地球を「球」に例えた場合の高さは違ってきます。
…正確には「球」ではなく、「回転楕円体」です。


何か、参考になれば幸いです。

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Aベストアンサー

>ゴムボールを一方向に引っ張ると引っ張った方が伸び、反対側はゴムボールのままの形と思います。
いいえ。そんなことにはなりません。ゴムボールを引っ張る方法でも、ゴムボール全体が引っ張られるわけですから、
ゴムボールを横に引っ張った場合、横方向に全体が伸びた形になります。
さらに、万有引力は近ければ強く、遠ければ弱く働きます。
海水が月に引っ張られれば、月に近い側は強い力で、中心付近は中くらいの力で、反対側は弱い力で月に引っ張られます。
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