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高校化学(気体の溶解度)~ヘンリーの法則を理解するには参考書が3冊必要だった~

おつかれさまです。

いきなりですが、今回は高校化学の知識をつけていこうと思います。

「気体の溶解度」がテーマです。

皆さんは「ヘンリーの法則」というものを聞いたことがあるでしょうか。

こいつがまた、やっかい。多くの受験生を悩ませる、惑わせる、壊してく法則なのです。そこで、講義系の化学の参考書を何冊読めば理解できるのか、さっそくみていきたいと思います。

 

1.小川仁志 化学〔理論・無機・有機〕講義の実況中継(語学春秋社)

まず1冊目の説明をみていきましょう。

1803年、ヘンリー(イギリス)は、気体の溶解度と圧力との関係を次のように表しました「一定温度で、一定量の溶媒に溶解する気体の質量(物質量)は気体の圧力に比例する」この関係をヘンリーの法則といいます。

(a)混合気体の場合は、分圧に比例して溶解する。

(b)水に溶解しやすい気体には成立しない。

(c)気体の溶解度は、圧力 1.01×10の5乗 (Pa)の気体が一定量の溶媒に溶解する体積を、標準状態の体積に換算した値で表す。ただし、どの圧力下で測定したか注意が必要。溶解している気体を容器外へ取り出して、

「一定の圧力下」で測れば圧力に比例するが、「その圧力下すなわち溶解している圧力下」で測れば、圧力に無関係に一定になる。

 

…ということで、(c)が何言っているか違和感ありませんか?特に最後。説明の図は以下のとおりです。↓

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小川仁志 化学[理論・無機・有機]講義の実況中継

わかりましたでしょうか。

「その圧力下すなわち溶解している圧力下」で測れば、圧力に無関係に一定になる。

 のあたりで混乱しそうなかた、一緒に2冊目をみていきましょう。

 

 

2.鎌田の理論化学の講義(旺文社)

この参考書では、ヘンリーの法則の別表現として、

「温度が一定なら、一定量の溶媒に溶ける気体の体積を、溶かしたときの圧力のもとでの値で表すと、圧力に関係なく一定である」と記載してあります。

まず、溶かしたときの圧力のもとでの溶けた気体の体積がどこに相当するかというと…

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この図のvです。このvの値が、おもりの量を変えて、圧力を2倍にしても一定だと表現しているのです。

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鎌田の理論化学の講義

vが同じ値でも、気相の圧力が異なっています。Pのときn(mol)溶けるなら、ちゃんと2Pのときは2n(mol)溶けるからこそ、気相減少分の体積vの値が一定なのです。

 

…なんか分かったような、分からないような…。

3冊目、いってみましょう!

 

3.岡野の化学が初歩からしっかり身につく理論化学①(技術評論社

一定温度、一定量の液体に溶ける気体の質量(または物質量)はその気体の分圧に比例する」というのをヘンリーの法則①とし、

一定温度、一定量の液体に溶ける気体の体積は、加わっている分圧の下で測ると気体の分圧に無関係に一定」これをヘンリーの法則②とする。

ヘンリーの法則②を説明するために、今、圧力 1.0×10の5乗(Pa)の状態で1g溶ける気体があって、そのとき溶けた気体の体積を測ったら1Lだったとします。

次に2.0×10の5乗(Pa)で溶かすと2倍の2gが溶けます。これはすなわち、圧力 1.0×10の5乗(Pa)で1L、1gのものが2つ溶けているのと同じことでしょう。

つまり本当は2L分溶けているんだけども、2.0×10の5乗(Pa)という圧力で圧縮されて1Lになっているということです。

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岡野の化学が初歩からしっかり身につく理論化学①

なるほどね。2L分溶けているんだけども、圧縮されて1Lになっていると。やっと理解ができましたよ、私は。というわけで、「ヘンリーの法則を理解するためには、講義系の化学の参考書が〇冊必要」の検証結果は、3冊でございました!

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