高校化学、蒸気圧曲線

質問

（教科書本文）塩化ナトリウムやスクロースのような揮発しにくい物質が溶けている溶液では、同じ温度の純粋な溶液に比べて、蒸発する溶媒の分子の数が減る。そのために、同じ温度の純粋な溶液の蒸気圧に比べて、溶液の蒸気圧は低くなる。これを蒸気圧降下という。溶液の蒸気圧は、純粋な溶液の蒸気圧よりも低いので、溶液の蒸気圧が１，０１×１０＾５Paになる温度は沸点よりも高くなる。これを沸点上昇という。
（疑問）
(1)蒸気圧というのはどういうことなのでしょうか。いくつか本、サイトを調べましたが、よくわかりません。
(2)われわれは水の沸点は100℃ということに慣れ親しんでおりますが、その時の蒸気圧が、１，０１×１０＾５Paですか？
(3)一般に、溶液が沸騰する蒸気圧というのは1，01×１０＾５Paなのでしょうか？

回答No.3

nananotanu · ベストアンサー

そうですね

精確には平衡ですが、漫画的に理解する第一歩はそれで宜しいかと(^^)/

お礼

ありがとうございました。
また、お付き合いください。

回答No.2

nananotanu

逆に言うと、全部蒸発せずに残っちゃう水があるにしても、100℃より低い温度でも『蒸発自体は出来る』ということです。そうじゃないと、気温が100℃の時にしか、洗濯物が乾かないことになっちゃうでしょ？水たまりだって(しみこまない限り)100℃にしないといつまでも残っちゃうことになります。

融解と蒸発の違いは、ここにあるんですね。
0℃という融点は、1気圧で氷が水になる温度。100℃という沸点は、1気圧で水が水蒸気になる温度『ではなくて』”何℃でも水蒸気になれるけど、全部はならないで残ることもあった水が”もはや水ではいられなくなる温度、ぜ～～～んぶ水蒸気になっちゃう温度、なんです。100℃以上から逆に温度を下げて行ったと考えると、「水が出来始める温度」って言えばいいかな。

で、＃１に書いたように、周りの気圧と蒸気圧(周りの気体を押しのけてでも上記になれる力・圧力)を比べた場合、周りの気圧の方が大きければ、蒸気が負けて液体で残ることもありますが、蒸気圧が周りの気圧より大きければ、「水から周囲の気体を押しのけてでも」蒸気になって蒸発できます。で、周囲の気圧と蒸気圧が等しくなる点が「押しのけてでも全部、気体になれる温度の”始まり”」ですから、液体の全てが気体にかわれる、という意味で「沸点」と呼ばれています。

（２）　はい、そうです。

（３）　はい、でもあり、いいえ、でもあります。
　　　　周囲の気圧が1気圧(1．01×１０＾５Pa)ならば、そうです。もっと「一般に」という言葉の
　　　　範囲を広げていうならば、周囲の気圧と同じ圧力が　溶液が沸騰する蒸気圧　です。例えば
　　　　周囲の気圧が2．02×１０＾５Pa(2気圧)ならば、2．02×１０＾５Paが溶液が沸騰する蒸気
　　　　圧なのです。
　　　　山の上でご飯を炊くと、気圧が低くて100℃まで上がらないうちに沸騰するので、美味しく
　　　　炊けません(笑)

補足

ありがとうございました。
では、蒸気圧とは、一般に、周りの気体を押しのけてでも上記になれる力・圧力と捉えておけばよろしいでしょうか？

回答No.1

nananotanu

これ、よく分からなくなっちゃうこと、ですよね。

先ず、(1)につき、水(H2O)を例に説明しましょう。
状態変化を考えるとき、固体→液体と液体→固体では全然違うのです。ここを納得するのが第一歩です。
1気圧(１，０１×１０＾５Pa)の時で考えます。氷から解けて水になる変化を考えると、1気圧での融点は0℃ですから、温度を上げていって0℃になったときに「その0℃という温度の点において」水になります。0℃に届かない限り、氷は水には融けません。(過冷却などは簡単のため考えない)

一方で、水から水蒸気になるとき、これは、いわゆる沸点の「100℃の点だけ」で起きるのではなく、あらゆる温度で起きます。それこそ、0℃以下で、氷から水蒸気が出ていくこともあるぐらいです。各温度で、どれだけ水蒸気が発生するか、を表したのが蒸気圧で、水蒸気の圧力で量を示します。たとえば、ある温度での蒸気圧が1，01×１０＾４Paだったとすると、水蒸気の圧力(分圧)が1，01×１０＾４Paになるまでは水蒸気へと蒸発できますが、それ以上は水蒸気になれないので、そこで蒸発が止まっちゃうんですね。当然、全部の水が蒸発しきるのではなく、水(あるいは氷)が残ります。：風を送るなどして、周りの空気を入れ替えれば、また水蒸気圧が一旦1，01×１０＾４Paから減るので(水蒸気が余所に行く)、新たに蒸発できますけど。

長くなるので、一旦送信しますね。