二酸化炭素を水に溶かす

質問

就職試験に出た問題なのですが、
二酸化炭素が水に溶けやすくなるのは、どのような条件の時なのですか？
よろしくお願いします！

回答No.1

RX1-03 · ベストアンサー

高圧の環境でより多く溶け込むようになります。

ビールや炭酸飲料の栓を抜いたときに出る泡ですが、
栓が抜けて内部の圧が低下したため溶け切れなくなった二酸化炭素が気泡となって湧き上がります。

潜水病も同様の原理で起こります。
水圧の高い水中から急激に浮上すると、高圧下で血液中に溶けていた窒素が溶け切れずに飽和状態となって
血液中に気泡を発生させることにより様々の障害を引き起こします。

お礼

ありがとうございました！！！
なるほどなるほど。
人間にも当てはまるのですね。ちょっと怖いけどおもしろい話ですね！

回答No.5

noname#10548

温度に関しては、皆さんのおっしゃる通り低温の方が解けやすいです(冷やしすぎると、凍ってその瞬間大量の二酸化炭素が放出されますが。だから炭酸飲料やビールに氷はタブーです)。

圧力に関してですが、皆さんの回答の「圧力が高い/低い」という記述では不足ではないでしょうか。高校で習うように、気体の水への溶解は「ヘンリーの法則」で説明されます。
ヘンリーの法則とは、「気体の水への溶解は、その気体の各成分の『分圧』に比例する(アンモニア、塩化水素等多量に溶ける気体は除く)」というものです。
つまり、二酸化炭素と炭酸水が溶解平衡である系にどんなに空気をポンプで押し込んでも、二酸化炭素は一向に溶けようとはしないということです(酸素と窒素が多く溶けるだけ)。関係するのは気体の圧力ではなく、その気体の二酸化炭素の分圧なのです。
だから、一時期流行った、ペットボトルの口につけて炭酸が抜けるのを防ぐポンプ式の雑貨は、科学的根拠に乏しいということです(私も昔使ってみたが効果が感じられなかった)。
炭酸を多く保持したいなら、キリンなどから発売されている簡易ビールサーバのように、高圧炭酸ガスボンベを取り付ける(="二酸化炭素の分圧を上げる")のが正しい処置です。

後は水に水酸化ナトリウムなど強塩基が溶けていれば、二酸化炭素(炭酸)と中和して多くの二酸化炭素が吸収されたと思います。これも俗に"溶けた"と呼ばれます。(例:酸素は水には溶けないが、血液中ではヘモグロビンが"錆びる"ので、多くの酸素が"溶ける"ことができる。)

お礼

ありがとうございました！！！
「分圧」という言葉は習ったような習わなかったような…私が忘れているだけですね。トホホ。
「分圧」と「水酸化ナトリウム」という新しいキーワードもおさえておきます。

補足

この場を借りて、回答して下さった皆さんへ。
本当にありがとうございました！
ただの試験問題として質問しましたが、とても身近なところで見られることだったと知って、とても興味深く感じることができました。
このような説明を受けられれば勉強もおもしろく思えますね。
余談ですが、ホットの炭酸飲料がもし開発されたらヒットするかも！？物理的に無理なことが今回分かりましたが…その前においしくないですかね。
失礼しました。
ポイントですが、どの回答も参考になり、選べないので回答をいただいた順に付けさせていただきます。本当にありがとうございました！！！！

回答No.4

HotaruT

他の方のお答えの通り、「低温」「高圧」のときに気体は多く溶けます。

逆に、高温になると気体が溶けにくくなります。
このことは日常的に観察できます。
たとえば、やかんや鍋でお湯を沸かすと、沸騰する前、内壁に気泡がたくさん現れます。
この気泡は、水に溶けていた気体が、高温で溶けきれなくなって出てきたものです。

お礼

ありがとうございました！！！
鍋のあの気泡は水に溶けていた気体だったんですか…お風呂も沸かしたてだと浴槽にくっついてます。あれも同じからくりなのでしょうね。こんなに日常で見られることだったとは…

回答No.3

debagame

気体が水に溶けやすくなるのは水温との関係が一番大きいと思われます。大気圧などにも影響しますが、水温が低いほど気体は水に溶けやすくなります。
例をあげると冷やした炭酸飲料は栓を開けたときあまり炭酸は出ませんね。逆に暖かくなっている炭酸飲料をあけると泡が一気に吹き出したりします。これは
水に溶けきらない炭酸ガスが容器の中の圧力で押さえられていたものが一気に解放されるためです。

お礼

ありがとうございました！！！
具体例見てなるほど。と思いました。
この試験問題は知らなくても身近な経験から答えることのできるものとして出題されたのかな？と感じました。

回答No.2

nikumaru1208

冷たく，圧力を高くするとよく溶けます．

一般的に液体に溶け込んだ気体は，熱くすると液体から蒸発（？）してきます．
開栓した炭酸飲料をほうっておくと，炭酸が抜けてしまうのも圧力が低くなったためです．

お礼

ありがとうございました！！！
確かに放置しておいてぬるくなった炭酸飲料で炭酸がバチバチなものって出会ったことないです…想像もできない！
このような物理的な理由があるのですね！