気体と固体の溶解度

質問

単刀直入に。
なぜ、固体は温度が高いほうが溶けやすく、
気体は温度が低いほうが溶けやすいんですか？

エネルギー的に、気体が一番エネルギーが大きいので、
固体→液体　は吸熱
気体→液体　は発熱　だからかな？と思ったんですが、逆に「だからどうして？」と、もっと詳しいことがわからず・・・。

高校生の納得する説明で、なるべく詳しくお願いします。
たしか、化学IIの教科書にあったような気がしますが、よくわからなかったので・・・。

回答No.1

hirokazu5 · ベストアンサー

液体に固体を突っ込む場合、
液体の温度が高いと、液体の分子運動が盛んです。
で、運動しまくりの液体分子が固体にぶつかりまくりで、
固体をどんどん溶かしていきます。

液体に気体を突っ込む場合、
温度が高いととりあえず同じ理屈で溶けるところまでは溶けますが、
そのついでにエネルギーがあまりすぎて
気体として逃げてしまうだけのエネルギーがもらえてしまう。

みたいなことでどうですか。
あんまり正確じゃないですが、たとえとして。

お礼

ありがとうございます。

回答No.4

DexMachina

固体は分子間の相互作用が最も強い状態、液体がそれに続き、
気体は最も分子間相互作用が小さい状態であることをまず念頭におくと、
感覚的に理解しやすいのではないかと思います。

固体が液体に溶解するのは、「(固体の)分子間相互作用(分子間引力・結合)」
を切り離す形になります。
結合を切り離すにはエネルギーが必要になりますから、そのエネルギーを
より多く与えられる高温では、より溶解しやすくなる、と考えられます。

一方、気体が液体に溶解する場合は、「気体分子が、分子間引力によって
溶媒分子と分子間結合する」ことによって、初めて溶解が可能になります。
従って、高温であればあるほど熱運動が激しくなり、分子間引力では
引き留めておけなくなるため、低温であった方が多く溶けていられる、
と理解できます。
(なお、ある物質が気体になりやすい(＝沸点が低い)ということは、その分子
　の持つ分子間引力が小さいことを意味しています)

*状態変化による吸熱・発熱は、「分子間結合の結合エネルギーの差」
　(→結合を切るには熱が必要(吸熱)、結合した場合は安定化分のエネルギー
　を放出)と考えると、わかりやすいかと思います。

お礼

ありがとうございます。

回答No.3

noname#62864

ご質問内容に沿う形で回答しますと、ル・シャトリエの法則に基づく、化学平衡の移動で考えるのがよいでしょう。

つまり、気体が液体に溶ける際に、発熱が起こります。ル・シャトリエの法則で考えるなら、温度を高くすると吸熱する方向、すなわち溶けた気体が出て行く方向に平衡が移動することになります。したがって、高温では気体の溶解度は低下します。逆に低温にすれば熱を発生する方向、すなわち、気体が溶ける方向に平衡が移動し、溶解度が高くなります。
気体が溶けるときに発熱するのは、気体という相互作用の弱い状態にあったものが、溶けることによって溶媒和を受けて安定化されることによるものです。

固体の場合にはその逆ということです。
しかし、物によっては水和熱を発生したりしますので、少々ややこしいですが・・・

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

Jodie0625

固体－液体
温度を上げれば液体の熱運動が激しくなり、密度が減少します。つまり、液体の分子同士の間隔が広くなり、体積が増加します。その隙間により多くの固体がとけ込むことができるようになります。

液体－気体
温度が上がると、気体の分子運動が激しくなり、溶液から飛び出しやすくなるのです。

お礼

ありがとうございます。