トルエンと水の混合溶液の沸点が下がるのはなぜですか？

質問

普通混合物の沸点は、純粋な物質に比べてあがりますよね？ですが、トルエンと水の混合溶液の沸点は下がるそうです。どなたかこの理由が分かる方はおられませんか？よろしくお願いいたします。

回答No.1

DexMachina · ベストアンサー

水とトルエンの共沸のお話ですね。
共沸について以前回答したことがあるので、それを転載させて戴きます(但し、一部変更)
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1662272

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「沸騰」は、「その液体の蒸気圧が、まわりの圧力(大気圧など)よりも大きくなることで、液体の表面以外からも気体になる現象」です。

つまり、大気圧下での水の場合、100℃では1気圧を超えるため沸騰し、それより低温では1気圧に満たないので蒸発しかしない、ということになります。
(蒸気圧が0だと、蒸発もしないことになります)

一方、水以外の液体も、水と同様に蒸気圧を持っています。
その液体が水と混和した場合、その混合液は「水の蒸気圧」と「もう一方の液体の蒸気圧」を持つことになります。

ここで、仮に90℃において、水の蒸気圧が0.9気圧、もう一方の液体(A)の蒸気圧が0.1気圧だったとします。
すると、両方の合計は1気圧となるため、この混合液は「水：液体(A)＝9:1」の比率の混合気体として沸騰することが可能になるのです。

このように、一般的な「共沸」では「混合液体のそれぞれの蒸気圧の和(合計)が周りの圧力を上回った」場合に起こる現象なので、それぞれの沸点よりも低い温度に「共沸点」を持つことになります。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%92%B8%E7%95%99

お礼

丁寧な回答で、非常にわかりやすかったです。どうもありがとうございました。

回答No.3

DexMachina

No.1です。
すみません、沸点上昇の説明を忘れていました。

水に対して、その沸点の100℃近辺で実質蒸気圧が0の溶質、例えば塩化ナトリウムを加えた場合、No.1で説明したような「蒸気圧の和」は、元の水と変わりません。

一方、塩化ナトリウム水溶液の液面付近には、水と同時に塩化物イオンやナトリウムイオンが存在することになります。
これらのイオンは100℃近辺では蒸気圧がないため、液面から飛び出そうとする力(＝蒸気圧)に対して、それを妨害する存在になります。
このため、実質蒸気圧が0の物質が混合されている場合は、沸点は上がることになります。

お礼

丁寧な回答で、非常にわかりやすかったです。どうもありがとうございました。

回答No.2

noname#62864

混合物の沸点が高くなる、すなわち沸点上昇がおこるのは、溶質が不揮発性の場合です。
今回のケースは水、トルエンともに揮発性ですので、沸点上昇は起こりません。

お礼

揮発性では起こらないのですか。ありがとうございました。