- ベストアンサー
共沸現象のメカニズム
共沸現象についてお聞きします。 どのようにして共沸現象が起こるかを教えてください。 共沸が起こると混合液の組成と蒸気の組成が同じであるとか、沸点が下がる(上がる)などの事は理解しているつもりなのですが、なぜ共沸を起こす化合物と起こさない化合物があるのかがわかりません。 また、エタノールと水以外にもエタノールと共沸を起こすものはありのでしょうか。 宜しくお願いします。
- bigbird-bear
- お礼率100% (5/5)
- 化学
- 回答数2
- ありがとう数8
- みんなの回答 (2)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
こんちは。 水の沸点100℃とエタノールの沸点約80℃、この違いは水素結合が大きく影響しています。エタノールは水と比べてさほど水素結合しておらず、水素結合によって足を引っ張られるが事ないいので、大気圧を破って飛び出しやすいってことです。 ここでエタノールが95%ほど含まれていると、水分子が数多くのエタノールに囲まれ、水の水素結合なのか、エタノールの水素結合なのか、わからないごっちゃなになった状態をとります。つまり、熱をかけると、平等に飛んでいき、このとき共沸となります。 メタノールと水は共沸を起こしませんが、これは、メタノール同士の結束力がエタノールのときよりも強く、メタノール分子の水素結合と水の水素結合がごっちゃになる状態を取ることができないと考えられます。また、メタノール分子の大きさも小さいので、水分子を他の水分子から隔離することが難しいことも考えられます。 共沸は、たとえばエタノールと四塩化炭素なんかでは、けっこうエタノールの沸点よりも下がりますが、これは、水素結合を持たない四塩化炭素がエタノール分子同士を、体を張って遠ざけ、エタノール同士の水素結合を切ることで、エタノールを飛びやすくしているものと思われます。水とベンゼンでは当然、共沸が起こらないように(混ざり合わない…)、まず、溶液が混ざり合うことが第一条件でしょう。エタノールは有機溶媒に溶けやすいのでいろいろあるでしょう
その他の回答 (1)
- kagakagaku
- ベストアンサー率44% (8/18)
こんちは。 共沸するかどうかはやはり実験してみないことには分からないですね…。エタノールは大体の有機溶媒を溶かすので、混和し、おそらく共沸を起こすものと考えられますが、どの程度の割合の時に共沸を起こすか、どの程度温度が下がるか、などは実際にやってみないとわからないと思いますね。文献は図書館などに行かないとないかもしれません。 同じ炭化水素でも異性体がいろいろあるので、炭化水素、とひとくくりにはできないですが、個人的な予想では、炭化水素は共沸を起こしにくいと思われます(起こさない?)。分子が大きいのと、また、極性が無く、あまり、エタノール間の水素結合を分断する力がないのではないか、という理由からっす
お礼
お礼が遅れまして、すみません。 ありがとうございました。 やはり、極性が大きく関係しているのですね。
関連するQ&A
- 水・エタノールの蒸留についてですが
水・エタノールの蒸留について質問です。 水・エタノール混合液に熱を加えると (1)エタノールだけが蒸発 (2)水・エタノール混合物が一定の比率で蒸発 (3)水だけが蒸発 のどれでしょうか? (1)水・エタノールだと沸点の違いからエタノールの方が低温で沸騰→蒸気を冷やすことでエタノールが生成だと思ってました。 (2)下記の質問を見ると http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1662272.html この混合液は「水:液体(A)=8:2」の比率の混合気体として沸騰することが可能 と書かれてますが、水・エタノールを沸騰させると、純粋なエタノールではなく水・エタノール混合物が蒸気として出てくるのでしょうか? (3)共沸についての記述ですが、 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%B1%E6%B2%B8 水(沸点100℃)とエタノール(沸点78.3℃)の混合物が沸騰する際、エタノールの濃度が低ければ気相におけるエタノール濃度は液相のそれより高い。ところが、エタノールの濃度が96%(重量%、以下同じ)に達すると共沸混合物となり、気相のエタノール濃度も同じく96%となる。よって蒸留によって水-エタノール混合物のエタノール濃度を96%以上に濃縮することはできない。 とのことが理解できません。この記述だけ見ると「エタノールの濃度が96%(重量%、以下同じ)に達する」というのは、蒸留していって水だけがとんでエタノール濃度が96%に達するということでしょうか? よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 極大共沸点をもつ混合物の分離について教えてください
アセトンとクロロホルムのように極大共沸点をもつ混合物も、精密蒸留で純物質を得ることはできないのでしょうか? 極小共沸点をもつ混合物は純物質が得られないのは分かるのですが、例にあげたアセトン-クロロホルム混合液の場合、沸点が「アセトン<クロロホルム<共沸点」なので、混合物を加熱すると、まずアセトンが留出し、次いでクロロホルムが留出してくるのではないのでしょうか?
- 締切済み
- 化学
- ◆◆◆ 連続蒸留&共沸 ◆◆◆
ふとしたことから、解かないといけない状況になってしまいました。問題は↓ 連続蒸留塔で、エタノール水溶液を濃縮回収したい。エタノール-水系では、エタノール90mol%で最低共沸混合物を形成し、原料流量は100mol/sである。 原料のエタノール濃度が、36mol%のとき、理論上、回収可能な最も高いエタノール濃度は何か? また、そのときの、留出流量D[mol/s]、缶出流量W[mol/s]も求めよ。 って問題です。 出きれば解説もつけてくれたら嬉しいです。 化学工学系はさっぱりで調べて分かったのは、共沸は相対揮発度α=1で、そのときの、液相と気相内のおのおののモル分率が同じとしかわかりませんでした… よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 分圧、沸騰について
混合溶液は理想溶液であればその蒸気圧は各成分のモル分率の和に等しいということを知りました。つまり蒸留というのは、沸点の違いで分けるのではなく、ただ単に沸騰した溶液の蒸気の濃度差を利用しただけだと解釈しました。しかしそこでもおかしなことが起こりました。例えばエタノールと水の80℃での蒸気圧をそれぞれ760mmHg、360mmHgとします。そしてエタノールと水をモル比1対1で混合した溶液を考えます。それは理想溶液であるとします。溶液中のエタノールと水の80℃での蒸気圧はそれぞれ380mmHg、180mmHgとなり、溶液の80℃での蒸気圧は560mmHgとなり、大気中では沸騰しないことになってしまいます。これでは実際の現象に反しますよね?それともこれも非理想溶液との誤差の範囲内なのでしょうか。そしてこのような現象が起こるのならそれは水蒸気蒸留の原理である、互いに不溶な液体はそれぞれの蒸気圧の和が外圧に達したとき沸騰する、ということと同じではないのですか?
- ベストアンサー
- 化学
- 大昔にやった蒸留の実験で
小学校か中学校、高校でしたかな?でやった水とエタノールの混合液を加熱して、沸点の差を利用して分ける。という実験について今になって疑問がわいてきました。 水といい、エタノールといい、常温でもかなり蒸発して空中に逃げているかと思うのですが、だとすればエタノールの沸点に達するより前にも水が蒸発していて結局純粋なエタノールは得られていないのではないかなと、いまさらながら疑問に感じてしまいました。実際のところはどうなんでしょうか?
- ベストアンサー
- 化学
- 混合物と化合物の違いがいまいちわかりません。(大学受験)
タイトルの通りなのですが、今、物質の分類について勉強しています。物質を、単体、化合物、混合物に分類する問題です。単体については、化学式が一つの元素で表せるものなので、すぐにわかります。でも、石油は混合物、アンモニアは化合物、水蒸気も化合物、塩酸は混合物、塩化ナトリウムは化合物と、どうも似ているようなのに、混合物と化合物で一体同違うのかわかりません。定義としては、純物質である化合物は、二種類以上の元素からできた物質で、一定の融点・沸点を示す、とありますが、混合物も二種類以上の物質(元素)からできているものです。 私の考え方は、 ○水蒸気の場合、H2Oで水素と酸素から構成されている→単体ではない→混合物か化合物→一定の沸点、融点を示す??? ○塩酸の場合、HCl→単体ではない→混合物か化合物だ→一定の沸点、融点を示す??? となります。ということは、それぞれの物質が、一定の融点、沸点を示すかどうか、覚えておかないといけないということでしょうか。 他に区別の方法はあるのでしょうか?いまいち化合物と混合物の違い、区別の方法がわかりません。 この分類は、センターの過去問にもあるので、必ず理解したいのです。どなたか、わかりやすく、混合物と化合物の区別の方法をお教えいただけませんか。宜しくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 科学
お礼
ありがとうございます。 水素結合が関係していたのですね。 あと、追加の質問なのですが炭化水素とエタノールは共沸を起こすのでしょうか?