化学 気体の拡散 について

質問

高校生です

気体は拡散し、複数の種類の気体は均一に存在する。

例えば、ビーカーにそれぞれ臭素,塩素を入れ、口を合わせると、比重に関係なく拡散しビーカー内の気体は均一になる。
と化学で習ったのですが、

地球のはるか上空にはオゾン層なるものが存在し、
火事の際には一酸化炭素を吸わないように姿勢を低くする、
火口付近では硫黄ガスが地表付近にたまる、、、

などなど、矛盾しているような事象がたくさん考えられます。
何故このようなことが起こるのでしょうか。

回答No.2

ORUKA1951 · ベストアンサー

コップに水を入れて、氷砂糖(グラニュー糖でも)をそっと入れておきます。
コップの底のほうは砂糖が溶け出してくるため砂糖の濃度が高い状態になります。
・・砂糖が溶けずに残った物がある限り・・供給が続く限りコップの上下では濃度差があります。
　しかし、永遠に長い時間が経つと、やがて濃度は均一になります。

＞地球のはるか上空にはオゾン層なるものが存在し、
　酸素分子が紫外線で分解してオゾンに変わります。
　（ハロゲン化合物など反応毒になるものがあるとオゾンは減少します。）
　オゾンは分子量が大きいため下方に拡散するはずですが、供給が続く限り高層の濃度は高い。

＞火事の際には一酸化炭素を吸わないように姿勢を低くする、
　一酸化炭素の分子量はわずかに空気(平均)よりは小さいのですが、燃焼ガスという軽い気体中に含まれているため上部にとどまります。時間が高く温度が均一になると拡散して一様になります。

＞火口付近では硫黄ガスが地表付近にたまる、
　硫黄ガスではなく、亜硫酸ガスや硫化水素という火山ガスです。いずれも分子量が大きいため、窪地に溜まります。風が強かったり、供給が絶たれるといずれ霧散してしまう。

＞などなど、矛盾しているような事象がたくさん考えられます。
　時間と言うファクターを忘れないでください。

お礼

ご丁寧にありがとうございました。
解決しました。

回答No.1

gohtraw

拡散が起きるからといって、瞬時に均一になるわけではなく、それなりに
時間は必要です。

オゾン総の場合だと、ある地点におけるオゾンの生成と、拡散や分解が
同時に起き、結果として大気中のある高度のところにオゾン濃が比較的
高い層ができるということです。化学平衡と似たイメージと思います。
Ａ⇔Ｂ
という平衡を考えると、ＡからＢができる反応と、ＢからＡができる反応が
バランスしたときに（見た目）濃度の変化がなくなります。拡散だけでなく、
オゾン濃度に影響を与える他の現象も考える必要があるということです。

火事の例でも同じで、燃焼によって生じるガスは高温なので比重が小さく
なっています。そのうち温度が下がって比重差が小さくなり、拡散もある
ので低いところにもそれらのガスがやって来ることになりますが、火事だから
逃げましょうというような時間のレンジで考えればやはり低いところのほうが
安全ということです。

火口付近の硫黄を含むガスも新たな発生がなければそのうち拡散して
均一になるでしょう。

お礼

ご丁寧にありがとうございました。
解決しました。