化学の質問です

質問

化学の物質の三態の範囲でドライアイスが液体の二酸化炭素になるにはどうすればよいかという問題が出たのですが、回答を見てみると圧力と温度をあげるとかかれていました。
圧力をあげると融点があがるので液体になりにくいと思うのですが、これがどういう理屈でなるのか教えて頂けませんでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.3

ORUKA1951

理屈を
固体:分子間の結合によりその位置も変えられない状態
液体:分子間に働く力によって距離だけが維持されている状態。
気体:分子間に何も力が働いていない状態
　大事なことは、この３つの状態は、すべて平衡の関係にあること。固体から直接気体になることも気体から直接固体になることもある。冷蔵庫の氷がやせたり、霜が降る状態。

　液体と言う状態は、３態の中では特殊な状態で、それでいられる温度範囲はごく限られた温度範囲だということです。ドライアイス、ヨウ素、ナフタリンなど通常の圧力では液体の状態をもてないものもありますね。

　平衡状態を考えると、気体⇔固体、気体⇔液体、液体⇔固体の相変換はつねにおきうると考えて、それぞれの状態を考えてみると、二酸化炭素に限らず、気体は圧力を上げていけば、液体→気体になろうとする分子よりも、気体→液体になろうとする分子が増えます。すなわち分子間に力が働く距離まで押し付けられるともみなせます。【このとき気体の状態よりも固体のほうが分子一個あたりの持つエネルギーは小さいので熱が放出される】
　液体になった二酸化炭素を大気圧に開放すると、気体に戻るために熱を吸収してしまうため液体の温度は下がりますから、ついには一部は固体になってしまいます。・・これがドライアイス。・・分子一個あたりの持つエネルギーが気体になって出て行った分子に奪われて、自由に動き回るだけのエネルギーが失われてしまった状態。

　こいつらを液体にするためには、温度を上げなければなりませんが、温度を上げても気体になる分子にすべて奪われて液体の状態を保てませんから、圧力をかけて押さえつけておかないとなりません。

　実はドライアイスだけではなく、分子間にとても強い力(水素結合)が働く水であっても、真空中に出せば同じ現象が起きます。水を入れたビーカーをガラス鐘にいれて減圧していくと沸騰をはじめ温度も下がり、やがて固体(氷)になってしまいます。圧力を戻すと気体になる分子が減り解け始めて一気圧なら約０度で平衡に達します。

★理科ねっとわーく　一般公開版 ( http://rikanet2.jst.go.jp/shogaku/search_s1.php?dummyInput=%E3%81%82%E3%81%84%E3%81%86%E3%81%88%E3%81%8A%E7%9C%89%E5%B9%85&ksearch=%E5%AE%9F%E9%A8%93&page=116&douga=&gazou=&anime= )
★三態変化 ( http://homepage3.nifty.com/rei/santai/santai.html )

に実際にドライアイスを液化する実験があります。

お礼

お礼が遅れて申し訳ありませんでした。
いろいろお調べ頂きありがとうございます。非常にわかりやすかったです！

回答No.2

iwankf

圧力が上がると，融点が上がりますが，沸点も上がります．
圧力を上げたうえで，ちょうどよく温度を上げると，液体になります．
Wikipedia の二酸化炭素の性質にある図を見てください
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E9%85%B8%E5%8C%96%E7%82%AD%E7%B4%A0
(3)の下のほう 1bar くらいだと　(3)個体にあるものは，温度が上がると，左に進みすぐに(1)気体になります．
そこで，10 bar のところまで圧力を上げて，温度を上げると，(2)液体になります．

お礼

お返事ありがとうございます！参照させて頂きます！

回答No.1

swisszh

1) ドライアイス の triple point ( 固体、液体、気体)が同時に存在する ) は 56.4C、 5.13 atm デ
ドライアイスのPhase Diagram ( 相(平衡)図 ) をみると 圧力 だけだと 固体ー液体の境界ですが
圧力 と温度をあげると 液体にナルノガ理解デキマス。
2) 下記を参照すると、ドライアイスの 相(平衡)図 があります。
Google --> dry ice ---> Wikipedia ( English )
Wikipedia 日本語の説明でなく、 English ニ 入ると、相（平衡)図、phase diagram ガアリ、コレヲ マウス デ
クリック スルト 大きくなってよくみられます。 赤部分(コタイ)、 ブルー(エキタイ)、 ネズミ色(気体)

お礼

ありがとうございます！さっそく参照させて頂きます！