今回は「化学の勉強⑥ 気体の溶解」です。
この単元に限ったことではないですが…
・なぜそうなるかを想像して理解する。
・用語を正確に覚える。
・公式の文字や単位を細かくおさえる。
基本ですが、おろそかにせず精度を高めて下さい。上位にいくほど必要不可欠なことです。
気体の溶解
まず、気体は温度が高くなるほど、溶けにくくなります。
これは、温度が高くなると、水の中の気体分子が暴れて、水から飛び出そうとするからです。
例えば、炭酸水はぬるくなると気が抜けます。二酸化炭素がとけなくなり、逃げていきます。
このように、「なぜそうなるのか」「具体的な現象」をおさえましょう。
※ 個体の溶解度は、温度が上がると大きくなります。それはなぜ？ これは、化学平衡がからんできます。
また、食塩はなぜ温度により、溶解度が変わらない？
疑問があれば、スマホで調べましょう。
ヘンリーの法則
気体は圧力が大きいほど、たくさん溶けます。
水に、ぐっと押し込むと、気体が中に入っていくというイメージです。
圧力に比例しますが、比例するのは質量[g] 、物質量[mol]です。しかし、体積[L] は比例するとは限りません。
その気体の圧力下では、とける体積は変わりません。圧力を2倍にすると、体積は1/2になるからです(ボイルの法則)。このことは、きっちり理解しましょう。
希薄溶液の性質
水に何かを溶かして、溶液にします。
そのとき、蒸気圧は下がります。気体が溶液から外に飛び出そうと、押す力が蒸気圧です。しかし、大気圧によっておさえつけられます。
それが、溶液になると、とけている粒がじゃまをして、気体が外に出られません。よって、蒸気圧が下がります。
さらに、これを蒸発させるには、いつもより高い温度が必要です。その結果、沸点が上昇します。食塩水の沸点は、１００℃よりも高くなります。
また、溶液の凝固点は下がります。液体が個体に固まろうとするとき、粒がじゃまになります。より低い温度が必要です。
食塩水の場合、飽和溶液だと－２１℃にまで下がります。
まとめると…溶液になると
蒸気圧降下→蒸気圧が下がる。沸点上昇→沸点が上がる。凝固点降下→凝固点が下がる。
用語がそのまま現象を表します。
そして、沸点上昇度・凝固点降下度の公式が以下になります。文字と単位を正確におさえましょう。特にｍ。質量モル濃度は、溶媒(水)１kgあたりの溶質のmol です。
※ モル濃度は、溶液１Lあたりの溶質のmolです。違いをおさえましょう。
頻出問題
※ 特に電解質は要注意です。イオンに電離して、粒の数が増えます。問題を解くときに忘れがちです。👇の⑫のような問題で注意しましょう。
ヘンリーの法則の問題は、上の⑪のパターンが定番です。
圧力だけでなく、水の体積にも注意します。水が２倍あれば、２倍溶けます。さらに、分圧はモル分率に比例します。
また、⑬の問題で、分子量Мを求めるときも、⊿ｔ＝Km の公式を使います。
ここは、問題はそれほど難しくないのですが、きちんと理解しておきましょう。