気化

質問

物質は沸点にいかなくとも気体になることはありますか？？
例えば水の中にグルコースを入れて100度にしたら少数のものは水分子にのっかって気体になったり？？

あと、イオンの沸点（？）なんてものもあるのですか？
塩化ナトリウムはどうすれば気体になりますか？？？

回答No.7

koz7291

こんにちは。

> 物質は沸点にいかなくとも気体になることはありますか？？
> 例えば水の中にグルコースを入れて100度にしたら少数のものは水分子にのっかって気体になったり？？

　私は、起こりえると思います。ただし、「微視的に見れば」ということですが。
　グルコースを水に溶かしたら、それはグルコースの水溶液という混合物です。この混合物を加熱していくと、グルコース分子、水分子、ともに運動が激しくなり、気体になる可能性が高くなっていきます。そして、100 ℃になった場合ですが、100 ℃というのは、純粋な水の沸点です。今、グルコース水溶液の場合、100 ℃になっても、グルコースという、水から見た「異物」が存在するために、グルコース分子と水分子の相互作用によって、気化しない水分子がでてきます。このために、100 ℃より高い温度でないと、「沸騰」が起こらなくなります。これが、「沸点上昇」です。私は、イメージとして、「気化しようとする水分子が、グルコース分子に『引っ張られて』いる(気体にならないでいる)」という感覚でいます。
　これを逆に見ると、グルコース分子も、気化しようとする水分子と相互作用しているわけですから、水分子に「引っ張られ」る、という作用を受けているはずです。私は、瞬間的に、グルコース分子も、気化しているのではないか、と思います。これが、「微視的」に、気化しているということです。
　しかし、グルコースの沸点は、もっとはるかに高いわけですから、例え一瞬気化した(液体としての分子間の相互作用を断ち切って、気体として自由に飛び回る)としても、すぐに周りのグルコース分子の作用を受けて、液体状態に引き戻される、という変化が起こりえます。結果として、グルコースは100 ℃では気体としては存在できない、ということになります(これが、微視的の反対の「巨視的」な観測結果です)。

　話が変わりますが、有機合成の実験をしていると、混合物中で、各成分が互いに相互作用して、相手の成分を「引っ張る」ような現象が見られます。メタノールのような、有機溶媒中では比較的極性の高い溶媒だと、溶質が極性の高い物質ならば、溶質に「引っ張られ」て混ざってくる場合などがあります。今の水とグルコースの場合は、互いの沸点があまりにも違いすぎるので、100 ℃でグルコースが気化するということはほとんど観測されないと思いますが、もっと沸点の近い物質同士だと、そういう相互作用は、起こりえると思います。そういう意味で、kokoshinさんの、そういう感覚的なとらえ方というのは、否定してしまわないで、大切に持っていて頂きたいと思います。いろいろな物質について実験をしてみると、それが間違いではなかった、ということが証明される、少なくとも、自分自身が体感するということが、将来あると思います。

　なお、「物質が沸点以下でも気体になるか」ですが、これは普通に起こっています。液体表面から気化する「蒸発」がそうです。水をこぼしても、室温で乾いていきますよね。雨が降って水たまりができても、晴れたら徐々に乾いて、水たまりがなくなりますよね。これは決して、温度が100 ℃を越えたから水が気化しているわけではありませんよね。簡単にまとめると、

気化…液体が気体になる現象(固体が気体になるのは「昇華」)。
蒸発…液体の表面からの気化。沸点以下でも起こる(こぼした水が乾く、水たまりが乾く)。
沸騰…液体の内部からも気化が起こる現象。沸点で起こる(やかんの中でぶくぶく泡が出る現象。あの泡の正体は、水蒸気。大気圧になったので、つぶされずに浮き上がってくる)。

　沸点で液体の内部から気化が起こる、というのはどういうことかと言うと、内部にできた気体の圧力(「蒸気圧」と言います)が、周りから押される圧力と同じか、それ以上になる、ということです。もっと言うと、微視的には、沸点以下でも、液体の内部で液体が気体になろうとする変化は起こりえるのですが、できた気体の圧力が周りの圧力より低いため、すぐにペシャンコに押しつぶされて、液体に戻ってしまうのです。ここで、「周りの圧力」とはいくらか、ですが、これは大気圧です。「パスカルの法則」によって、液体内部の圧力は、どの部分でも、表面で受けている圧力に等しいですから、結局常に内部から気化しようとしている水も、大気圧によって常に押しつぶされている、ということの繰り返しで、「巨視的」に見れば沸点以下では沸騰は起こりませんが、「微視的」に見れば、常に気化は起ころうとしていると考えるのが自然だと思います。ただ、逆向きの変化の速度がそれを上回っている、ということです。

> あと、イオンの沸点（？）なんてものもあるのですか？
> 塩化ナトリウムはどうすれば気体になりますか？？？

　塩化ナトリウムの沸点は、1465 ℃だそうです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A1%A9%E5%8C%96%E3%83%8A%E3%83%88%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0

　簡単に言えば、めっちゃくちゃ高温にすれば、分解するものでない限り、気体になります。

お礼

みなさん、わかりやすく丁寧な回答ありがとうございました。

回答No.6

snsnsnsn

>>5の方のおっしゃる通りです。訂正致します。

回答No.5

htms42

沸点について
状態変化を習っていると思います。
固体から気体への移り変わりを昇華、液体から気体への移り変わりを気化と呼んでいます。固体からでも液体からでも気体になることができるのす。沸点を越えなければ気体になれないのではありません。ただ限界があります。液体に接して存在する蒸気の圧力の限界は飽和蒸気圧と呼ばれています。温度が高くなると飽和蒸気圧も高くなります。固体に接している場合の飽和蒸気圧は液体に接している場合の蒸気圧に比べて小さいです。
沸点は外気圧との関係で決まります。気化がどれくらい起こるかとは関係がありません。外気圧を上げれば沸点も上がります。液体内部から気化が起こるという現象を沸騰と呼んでいるのです。この現象の起こる温度（沸点）は飽和蒸気圧が外気圧を超える温度として決まります。沸騰が起これば液体の温度がその温度以上には上がらなくなるので蒸発が目立ちます。（外気圧が１気圧の時の水の沸点は１００℃ですが２気圧にすると沸点は１２０℃、３気圧にすると１３７℃になります。この温度で飽和蒸気圧が２気圧、３気圧になっているということです。）

＞「沸点」とはつまり、「気体となって飛んでいく分子」が発生する確率がある一定のラインを超える温度、ともいえるのです。

というようなことは成り立ちません。外気圧を上げれば沸点が上がりますから沸騰を起こさずに蒸気圧を上げることが出来る様になります。逆に外気圧を下げれば蒸気圧が小さくても沸騰することが可能になってきます。

塩化ナトリウムについて
　　　　　　　　　　　融点　　　　　　沸点
理化学辞典（第４版）８０１℃　　　　　１４１３℃
理科年表（平成２０年版）８０１℃　　　１４８５℃（１７５８Ｋ）
理科年表(１９９６年版）８００．４℃　　１４６７℃（１７４０Ｋ）

沸点はかなり動いています。
温度測定が難しいのだろうと思います。

理科年表には
「気体では孤立分子として存在し、Ｎａ－Ｃｌは０．２３６ｎｍ」と載っています。固体の場合のＮａ－Ｃｌは０．２８２ｎｍです。

　、

回答No.4

snsnsnsn

(1)
まず、「水などの分子は沸点以下においても気体となる」という事実を説明します。

分子は絶えず運動しています。
くるくる回ったり、振動したりしています。
そして温度が上がるとこれらの運動が活発になります。
しかしこれだけの知識で考えると、分子同士が運動により衝突したりして、液体のように詰まった状態で存在することは不可能です。
ではなぜ液体として存在できるのか。それは分子同士が引力で繋がっているからです。
（詳しくは述べませんが、静電気のような力だと思ってください。）
したがって、液体が気体となるには、この引力に打ち勝つだけの運動が起こればいいのです。
温度が高いと運動が激しくなるのですから、温度が高くなると気体になりやすくなる。
でも、全部の分子が同じ運動量を持っているわけではなく、速い分子もあれば、遅い分子もあります。
ある一定以上の運動量を持った分子が気体になっていくのです。
温度が低くても当然、一定の確率で十分な運動量を持つ分子が生成し、気体として飛んでいくことができるのです。

「沸点」とはつまり、「気体となって飛んでいく分子」が発生する確率がある一定のラインを超える温度、ともいえるのです。

(2)
水中のグルコースが100℃で水分子に乗っかり気体になる可能性は、極めて低いです。
ある温度における「分子の速度」と「分子量」は反比例（厳密には違うけど）の関係にあります。
ようするに、分子がデカければ運動が遅くなるってことです。
グルコースだけでも十分に分子量が大きいのに、水がペタペタ引っ付いたら、さらに大きくなってしまいます。
速度も当然遅くなり、グルコースそれ自身よりも飛びづらくなってしまいます。

ちなみに、(1)の議論にあるとおり、沸点グルコースだって100℃で気体になりえます。
でもそれは、かなり確率が低いものとなります。
沸点1465℃の塩化ナトリウムだって100℃で飛んで行くでしょうが、もっと厳しくなります。
ただし、これら二つの「飛びにくさ」の理由はちょっと違います。
グルコースの場合は、分子量が大きくて運動が遅くなるのが主な要因で、
塩化ナトリウムの場合は、飛んでいくために必要な運動量が高いのが主な要因です。

回答No.3

toshiz00

塩化ナトリウムも水にイオン状態で少数のものは水分子にのっかって気体に成りますが完全な塩化ナトリウムではありません。

塩化ナトリウムの融点は８００℃くらいと思うのでそれ以上に加熱すれば気化します。より低温で気化させたい場合、圧力等変化させる必要がありますが、危険が伴うので一般的には気体にさせのは難しいと思います。どういった用途で、気体にする必要があるのでしょうか？

回答No.2

noname#160321

>物質は沸点にいかなくとも気体になることはありますか？？
もちろんあります。一番良く知られているものは各温度における「飽和水蒸気圧」です。
>グルコースを入れて100度にしたら少数のものは水分子にのっかって気体になったり？？
これは「平衡」ではなく「噴霧」ですので、一意に定量的に扱えません。
>塩化ナトリウムはどうすれば気体になりますか？？？
英文wikiをどうぞ、↓融点1074Ｋ、沸点1738Ｋ。
http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_chloride
塩化ナトリウムは気体ではＮaＣl「分子」だと言われていますが、引用元が見つからん(泣ＴＴ

回答No.1

Tacosan

普通の水だって, 「沸点にいかなくとも気体になる」ことはありますよね. じゃないと, 洗濯物が乾かないし.
塩化ナトリウムは加熱すれば気体になります.