蒸気圧 – 組成

はじめに

蒸気圧は、平衡状態で液体の蒸気によって加えられる圧力として定義され、特定の温度での液体の蒸気圧と呼ばれます。平衡蒸気圧とも呼ばれます。

液体が加熱されると、その分子はそれらを液体の形に保持している力に打ち勝ち、気相に逃げます。このため、それらは気相でより多くの分子を作成し、この量が液体の表面のすぐ上に圧力を形成し、蒸気圧につながります.

蒸気圧:

• 液体分子は一定の温度で加熱されます。それらは、液体の分子内に分布する運動エネルギーを獲得しました。気体に関しては、温度を上げると、液体中の気体分子の平均運動エネルギーと各分子の運動エネルギーの範囲の両方が増加します。
• 液体粒子間の分子間力を打ち破るのに必要な最小量のエネルギーがあると仮定すると、液体中にいくつかの分子が存在し、エネルギーの最小量よりも大きい運動エネルギーを常に持っています。
• この最小量のエネルギーよりも高いエネルギーを持つ分子は、液体の表面から容易に逃げるものであり、液体の表面に存在する必要があります。気化の蒸発プロセスが行われ、ガス分子に変換されます。

• 液体の表面上のガス分子の数が増えると圧力が発生し、この圧力を蒸気圧と呼びます。

• 蒸気分子の一部が形成されるとすぐに、その一部が液体の表面に衝突し、液体に変化します。このプロセスは凝縮と呼ばれます。

• したがって、蒸発と凝縮のプロセスは、蒸気圧を測定および観察できる重要な役割を果たします。
• 気相中の分子の数が増えるにつれて、それらの間の衝突の数も増え、表面が成長するにつれて、液体の表面を離れる分子の数も増え、単位時間あたり正確に同じ数の分子が液体表面を離れて衝突する定常状態に達します。

この時点で、液体の表面上の圧力は増加を停止し、所定の温度で一定のままです。

飽和蒸気圧

したがって、2 つの相反するプロセスが同じ速度で発生する場合、システムに正味の変化はありません。これが動的平衡を構成します。液体がチャンバー内に閉じ込められている場合、分子は常に蒸発して凝縮しますが、液体分子または蒸気分子の体積は変化しません。その結果、飽和蒸気圧としても知られる液体の平衡蒸気圧は、液体表面と動的平衡状態にある蒸気によって加えられる圧力です。

液体が開いた容器に入れられると、蒸気分子の大部分が空気中に逃げ、液体の表面に衝突しないため、平衡が失われます。これらの条件下で容器内の液体がなくなるまで、液体は蒸発し続けます。これが発生するペースは、液体の蒸気圧と加熱温度によって決まります。

• 揮発性液体は蒸気圧が高く、すぐに蒸発する傾向があります。

例：ガソリン、アセトン

• 不揮発性液体は蒸気圧が低く、ゆっくりと蒸発します。

例：グリセリン

揮発性液体と非揮発性液体の区別には、明確な結論はありません。主に液体と水の蒸気圧を比較します。水の蒸気圧に応じて、揮発性液体と不揮発性液体に分けられます。

• 水より蒸気圧の高い液体は揮発性と見なされます。
• 水より蒸気圧が低い液体は、不揮発性と見なされます。

特定の温度での物質の平衡蒸気圧は、分子量、融点、凝固点、沸点として定義できる特性です。

蒸気圧に影響する要因:

• 蒸気圧は温度に正比例します。つまり、温度が上昇すると、蒸気圧も上昇します。
• 蒸気圧は、液体の性質と分子間力の大きさに反比例します。分子間力が少ない場合、蒸気圧は増加します。

沸点と蒸気圧の関係:

蒸気圧は、沸点の決定において重要な役割を果たします。液体の温度を上げると、液体の蒸気圧が大気圧に等しくなる点に達するまで、液体の蒸気圧が増加します。

したがって、沸点は、液体が 1 大気圧で正確に沸騰する点として定義されます。

大気圧が変化すると沸点が異なります。たとえば、高地では標高による大気圧の違いにより、水は低地よりも速く沸騰します。

ラウールの法則:

「2 つの揮発性液体を含む溶液の場合、蒸気圧はそれぞれのモル分率に正比例します」

コンポーネント 1:P1 ∝ x1

P1 =P1° x1

コンポーネント 2:P2 ∝ x2

P2 =P2° x2

P 合計 =P1 + P2

=(P1° x1) + (P2° x2)

, と書くこともできます

P 合計 =P1°(1-x2) + P2°x2

Ptotal =P1° + (P2°-P1°)x2.

次の結論は、Raoult の法則の式から引き出すことができます:

結論

沸点と気化熱に関連する蒸気圧は、食品の調理に適用される最も重要な特性の 1 つです。

蒸気圧のもう 1 つの重要な用途は、液体の全圧を利用して日常生活で見られる食品を調理する圧力鍋です。

各液体の蒸気圧を知ることで、研究所での保管方法と適切な使用方法がわかります。

上記では、蒸気圧を日常生活や実験室で使用するいくつかの用途について説明しました。

この記事では、蒸気圧の定義、飽和蒸気圧に焦点を当てています。 、蒸気圧と沸点の関係、およびラウールの法則。