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気体の溶解度のイメージ ヘンリーの法則 高校化学

気体の溶解度

気体は水に溶けます。
例えば、水には酸素が溶けていて魚はそれを吸って呼吸しています。
また、二酸化炭素は河川や海水に溶けて大気中の二酸化炭素濃度の増加を緩和してくれています。

固体の水に対する溶解度(限界量 g/100g水)があるように
気体の水に対する溶解度もあります。

気体の溶解度は気体のどんな量を使って表したらよいのでしょうか。
気体の溶解度は水が接している環境=(水が接している気体の圧力と温度)によって変化します。
例えば、1Lの水に1気圧のもとで1g溶ける気体が、2気圧のもとでは2g溶けるというような事があるのです。
そこで、溶解度を表すには水1Lに対して温度を指定した上で、「1気圧(1.0×10^5Pa)で溶ける気体のモル数」、または「溶ける気体の1気圧のもとでの体積mL」を用いるようになっています。

そして、気体の溶解度の特徴をあらわしたヘンリーの法則が教科書では紹介されます。

ヘンリーの法則、色々なあらわしかたがありますが、僕が使っているのは次の表現です。

1、水には気体を溶かすことの出来る空間(箱)があり、その体積(箱の大きさ)は気体ごとに固有の値(決まった大きさ)である。箱の大きさ(体積)は外圧や温度によって変わらない。箱は気体ごとに別のものが用意されている(と考える)。
気体の溶解のイメージ

で、終わりです。
でも、これだと困っちゃうと思うので補足しますね。
2、箱の大きさは同じなのですが、そこに気体を入れる場合圧をかけるとたくさん入ってしまいます。倍の圧力で溶かし込むと倍溶けます。これが、溶ける気体の量は圧力に比例するという表現になります。なんだボイルの法則じゃあないかと言ったあなたは正しい。
3、温度が上がると気体は膨張するから同じ大きさの箱に入る気体は低温の時に比べると少なくなります。なんだ、シャルルの法則じゃあないかと言ったあなたは正しい。

色々な問題で、「溶けた気体の量を1気圧のもとで表すと何mLとなるか?」みたいな問題がありますけれど、1気圧のデータに言い換えないと体積としては同じだからね~。計算させたいので、わざわざ1気圧のデータに直せって言ってるのですね。







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