高校化学 気体・固体の溶解度、飽和蒸気圧について

質問

高校化学　気体・固体の溶解度、飽和蒸気圧について

教えて頂きたいことがあります。
参考書や問題集を見ても、上記についてはっきりしないところが
あります。
細かいことかもしれませんが、
○気体の溶解度の温度は、気体の温度なのか液体の温度なのか
○固体の溶解度の温度は、気体の温度なのか液体の温度なのか
○飽和蒸気圧の温度は、気体の温度なのか液体の温度なのか

よろしくお願いします。

回答No.3

htms42 · ベストアンサー

＃１です。
形式的な質問なのか、何か、具体的な場面で問題になった疑問なのかが分かりません。

形式的な質問であれば形式的に答えるよりほかの方法がありません。
具体的な質問であれば具体的に答えることができます。

＞固体の溶解度の温度は、気体（「固体」の間違いですいね）の温度なのか液体の温度なのか

固体の温度と液体の温度が違っていればどうなりますか。
溶かすのですから混ぜています。
混ぜれば同じ温度になるはずです。
溶解度はその混合溶液の温度で決まります。
この温度は元の固体の温度、元の液体の温度のどちらとも違っているでしょう。
全体を温めれば少し温度の高い状態での溶解度になります。

「溶かす」という操作を考えずに溶解度の数値だけを考えているように思います。

・飽和蒸気圧
　飽和蒸気圧の数値は、液体とその液体が蒸発した蒸気とが平衡状態にある時の値です。
「飽和」ですから「これ以上、蒸発で蒸気量を増やすことはできません」という状態が実現しています。「飽和蒸気圧」は「平衡蒸気圧」と考えても同じです。
蒸気と液体は液面で接触しています。
蒸気の温度と液体の温度は等しくなっています。液面の近くにある蒸気と少し離れたところにある蒸気とで温度や圧力が違っているということもありません。違っていれば平衡状態ではありません。
これが「飽和蒸気圧」の値を決める時の条件です。

この数値を具体的な場面に当てはめて考える時には違った条件になっていることがあります。
部屋の温度と水道から出てくる水の温度は同じではありません。
ビーカーでお湯を沸かしているとき、水温は当然室温よりも高いです。
部屋全体で見た時には平衡状態にはなっていないのです。
こういう場合のように、場所によって温度が違っていれば、その場所ごとで飽和蒸気圧の値も変わってくると考えます。
お湯が沸騰していれば水温はほぼ１００℃でしょう。でも少し離れれば急激に空気の温度は低くなります。
飽和蒸気圧の値も１００℃の時の値から急激に下がります。
出てきた蒸気はすぐに飽和を超えてしまいます。蒸気の拡散が素早く起これば飽和を超えることなく圧力が下がりますから目には見えません。拡散で圧力を下げることが間に合わない場合は蒸気の一部が液体に戻ることで新たな飽和状態を実現します。この場合は水滴ができます。湯気が見えるというのはこの場合です。

冷やした缶ジュースを冷蔵庫から取り出せばすぐに表面に水滴が付き始めます。
部屋の温度よりも缶の表面の温度が低いので、部屋の温度では飽和でなかったはずの水蒸気が缶の表面では飽和を超えてしまったのです。

どういうことを疑問に思っての質問かが分かりませんので、これで終わりにします。

おまけ：
沸騰という現象は平衡状態が成り立っていないからこそ起こるものです。まわりの空間に含まれている蒸気の圧力とその液温での飽和蒸気圧の差が大きいから起こるのです。
　容器の中に入っている液体と液体に接している蒸気とが平衡状態にあるとします。
　　この温度をゆっくりと上げて行きます。
　　いつも平衡状態が実現しているだろうということを確認しながら上げて行きます。
　　沸騰は起こりません。

物理化学の教科書では「飽和蒸気圧」という言葉の代わりに「蒸気圧」という言葉が使われています。
「平衡状態が成り立っている」ということが前提になっているからです。
「蒸気圧」と言えば「平衡蒸気圧」のことだというのが前提だからです。
でもこれは日常では当てはまりません。部屋の中の水蒸気は飽和ではありません。

お礼

htms42さん

再度ご回答いただきありがとうございました。
もう少し考えてみたいと思います。

回答No.2

mienaikuuki

飽和蒸気圧は
液体に接する気体の圧力と
温度によって決まる蒸気になって自由に気体となって飛び出せる圧力
が平衡状態になっているのです。
だから飽和蒸気圧の温度は液体の温度と解釈しても間違えではないと思います。

溶解度に関しては専門外です。

お礼

mienaikuukiさん

ご回答いただきありがとうございました。
もう少し考えてみたいと思います。

回答No.1

htms42

溶解度や飽和蒸気圧などの量はすべて平衡状態での性質であるということが前提になっています。

温度が場所によって異なるということは想定されていません。

お礼

htms42さん

ご回答いただきありがとうございました。
もう少し考えてみたいと思います。