• ベストアンサー

実在溶液の化学ポテンシャル

実在溶液の化学ポテンシャルで気になるところがあるので質問します テキストでは,平衡時は気体と液体の化学ポテンシャルが等しいことを使って 実在溶液の化学ポテンシャルを導出しています。 それで,気になるところというのは 気体を理想気体としているところです。 テキストには実験して蒸気圧がわかれば 実在溶液の化学ポテンシャルが求まる、 と書いてあります。 実験で測った蒸気圧は実在気体ですが, これを理想気体の蒸気圧に代入してもいいのでしょうか? それとも理想気体も実在気体も圧力は変わらない,ということでしょうか? よく分からないです,よろしくお願いしますm(__)m

  • 化学
  • 回答数1
  • ありがとう数1

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 101325
  • ベストアンサー率80% (495/617)
回答No.1

> 実験で測った蒸気圧は実在気体ですが, > これを理想気体の蒸気圧に代入してもいいのでしょうか? いいです。常温常圧下では、ほとんどすべての気体は理想気体と見なせるので、「理想気体も実在気体も圧力は変わらない」としても、実用上は全く問題ないです。 より正確な値を出すためには、実在気体の蒸気圧ではなく、実在気体のフガシティを「理想気体の蒸気圧」に代入するべき[註]なのですけど、常温常圧下では蒸気圧≒フガシティなので、『どのような式を使って実在溶液の化学ポテンシャルを求めたのか』が明示してあれば、どちらを使ってもかまわないです。 註:気体の化学ポテンシャルの式は、フガシティが現れる μ=μ°+RTln(f/p°) が厳密な式(もともとの式)で、 μ=μ°+RTln(p/p°) は理想気体近似により得られる近似式なのだから、pにfを代入するとより正確な値が求まる、というよりも、厳密な式のfをpで置き換える(fをpで近似する)と、テキストにある実在溶液の化学ポテンシャルを求める(近似)式が得られる、と考えた方がわかり易いかもしれない。

firemario
質問者

お礼

どうもありがとうございました! >より正確な値を出すためには、実在気体の蒸気圧ではなく、実在気体のフガシティを「理想気体の蒸気圧」に代入するべき やっぱり正確に求めるにはフガシティを使うんですね よくわかりました!

関連するQ&A

  • 標準化学ポテンシャル

    μ 化学ポテンシャル μ’ 標準化学ポテンシャル R 気体定数 T 絶対温度 P 圧力 μ=μ’+RTlnP なぜ、μ=μ’+RTlnPなんですか? 化学ポテンシャルと標準化学ポテンシャルの違いはなんですか?

  • 化学の参考書(気体、蒸気圧、溶解度、溶液の範囲)

    化学で、「気体、蒸気圧、溶解度、溶液」の範囲の難問が苦手です。基本のところは出来てるつもりなので、難しい問題に対応できるような分かりやすい参考書を探しています。オススメを教えて下さい。お願いします。

  • 飽和蒸気圧曲線について

    飽和蒸気圧曲線について質問させてください. この曲線は,ある物質の飽和蒸気圧を 温度ごとにプロットしたものですよね. したがって定温密閉下で理想気体を圧縮してゆくと, 初めの内はボイルの法則に従い圧力が増大しますが, 飽和蒸気圧に達したところで液化が始まり, それ以上圧縮しても液化が進むのみで圧力は変わらない, と高校で習いました. ここまでは良いのですが,私が疑問に思うのは, よく飽和蒸気圧曲線の下方(低圧側)に「気体」, 上方に「液体」と書きこまれていることです. 「気体」エリアの(温度,圧力)は, 「気液平衡下で存在し得る気体の温度・圧力の組合せ」 として理解できるのですが, 「液体」エリアのそれは何を意味するのでしょうか? 化学の先生に聞いてみたところ, 「それは液体の圧力です」 「液体に圧力なんてあるんですか?(どうやって測るんだろう?)」 「たとえば深海ではものすごい水圧がかかっているでしょう」 ということでした. その時はそれで納得したのですが, 深海の水圧は重力が無ければかからないはずであり, 上の話とは本質的に異なるような気がします. どなたか教えていただけないでしょうか.

  • 高校化学 実在気体と状態方程式(平衡時)

    高校化学の内容で考え方が分からない部分があります。 長文となってしまいましたが、最後の私自身の考察は無視していただいてもかまいません。 理想気体と実在気体の状態方程式について考える問題で、横軸をP(圧力)、縦軸をz(=Pv/nRT)としたグラフがあります。理想気体は常にz=1で、実在気体ではzのグラフが曲線のようなものになっています。 このグラフについて、[特徴A:Pが0に近い領域ではzは1に近いが、Pの増大とともにzは減少し、Pがある値のところで最小となる]というものがあります。その原因について気体分子の平衡に基づいて説明した文章があるのですが、それが理解できません。 ↓↓↓ 『気体状態において単独で存在する分子Mと、二つの分子Mが一時的にくっついてできた状態「M₂」の間には平衡が成立する。(2M←→M₂) Pが増大するとルシャトリエの原理によって平衡は右に移動し、MとM₂の物質量の和はnより小さくなる。その結果、z(=Pv/nRT)は減少する。』 というものです。これについていくらか考察したのですが、最後の一文で、どうしてもなぜ「zが減少する」のかが分かりません。説明してくださる方がいらっしゃいましたら、どうかよろしくお願いいたします。 以下参考までに、私が考察したもの↓ ・M→→M₂より、平均分子量が増えたから、分子間力が大きくなり、vが小さくなった?→同じ圧力で理想気体と実在気体を比べた時、実在のほうがv小だからzが小さくなった?(でも物質量も減少しているから、そっちの影響は受けないのだろうか…) ・普通にPv/nRTのnに小さくなったnを代入→zが大きくなってしまう… ・Pを大きくしたことにより、押し込められてvが小さくなる→nも小さくなった影響は? ・Pを大きくしたことで分子の大きさによる影響が大きくなる→vが大きくなる→zも大きくなる? など…。もはや、どの状態とどの状態を比べて考察すべきなのかもわからない状態になっております。よろしくお願いいたします。

  • 物理化学の質問です

    化学の実験書(固気平衡の分野)で 下記の式が記述されていたのですが どのように導き出したのか理解できません. どうしても気になるので,物理化学の教科書(気体分子運動論)など 参照したのですが,導き出せませんでした. どなたか式の導き出し方(指針)を教えてください. よろしくお願いします. 「気相-固相平衡状態では固体試料1cm^2からの蒸発速度Z(単位:個数cm^-2・s^-1)は   気体運動論から      Z=P/((2πmkT)^1/2) ここで,Pは蒸気圧,mは気体分子の質量,kはボルツマン定数,Tは絶対温度」

  • 液体が蒸発して気体になる反応と、気体が凝縮して液体になる反応が見かけ上

    液体が蒸発して気体になる反応と、気体が凝縮して液体になる反応が見かけ上起こっていないかのように見える、気液平衡の時の気体の圧力を飽和蒸気圧というんですよね?でも、たとえば、密閉された容器に、液体の水が入っているとしますよね。水は蒸発し、やがて飽和蒸気圧になる。この状態で今度温度一定のまま容器の大きさを半分にすると、一時的に圧力は倍ですよね。で、気体の一部が液化し飽和蒸気圧まで圧力が下がるんですよね。ここで疑問があります。圧力が倍になったら、H2O(液体)⇔H2O(気体)より平衡はルシャトリエの原理から←に移動しますよね。このとき、‘新しい平衡に達する’のだから、その影響で飽和蒸気圧の値も変わる、というふうにならないいんですか?

  • 高校化学の問題です。わからないので教えて下さい。

    問題 [1] [A] 圧力1.01×10^5Pa下での沸点が、69℃のnx[mol]のヘキサン(成分X)と、98℃のny[mol]の    へプタン(成分Y)の混合溶液の場合、それらの気体の状態を理想気体とみなせば、ある温度    での成分X と Yのそれぞれの分圧をpx および pyとすると、混合気体の全圧 pは p=px + py となる。px と pyは、同じ温度でのそれぞれの純粋な液体の蒸気圧pºx と pºyを用いて、この    溶液の蒸気圧pは次の式となる。    p=nx/(nx + ny)×pºx + ny/(nx + ny)× pºy (1)    (i)溶液の蒸気圧が外気圧と等しくなると沸騰が始まるが、(ii)このとき生じた混合気体を    理想気体とみなし、これを凝縮できるとすれば、混合溶液の分留の原理を理解することが    できる。 問1 1mol のヘキサン(成分X)と2mol のヘプタン(成分Y)を混合した。     この溶液を1.01×10^5Pa下で全物質量の50%まで蒸留した。 文章[A]の式 (1)および(i)を参考にして、正しい記述を下の(あ)~(か)からすべて選び、    記号で答えよ。(それぞれ理由を書いて下さい。)    (あ) 溶液の蒸気圧は純粋成分の蒸気圧より小さいので、沸点は98℃以上である。    (い) 溶液の蒸気圧は純粋成分の蒸気圧より大きいので、沸点は69℃以下である。    (う) 沸点は69℃と98℃の間であり、蒸留開始から終了まで沸点は変化しない。    (え) 沸点は69℃と98℃の間であり、蒸留を続けると沸点が上昇していく。    (お) 蒸留開始時に比べ、蒸留を続けるにつれて、沸騰により生じる混合気体が凝縮した        液体中のヘキサンの割合が増加していく。    (か) 蒸留開始時に比べ、蒸留を続けるにつれて、沸騰により生じる混合気体が凝縮した        液体中のへプタン割合が増加していく。 問2 文章[A]の(ii)の例として、問1と同じ混合溶液の蒸留を開始した。沸騰開始直後に発生した    混合気体中のヘキサンの分圧をpºxを用いて表せ。 問3 問2で発生した混合気体が凝縮した液体中のヘプタンのモル分率をpºx とpºy の両者を用いた    式で表せ。 以上、よろしくお願いします。

  • 化学の質問です。

    理想気体と実在気体の範囲なのですが、なぜ低温・高圧にすると理想気体の状態の状態方程式に近づくことが可能になるのでしょうか? また実在気体を圧力一定で低温にすると理想気体に比べて体積が小さくなり、温度一定で圧力を上げると理想気体に比べて体積が大きくなる理屈もわかりません…。 よろしければどうか解説よろしくお願い致します。

  • 化学の溶液の問題

    ある化学の問題で、次のような問題がありました。 [問題] 溶液の温度が変化した場合、変化するのは次のうちどれか? (1) 沸点 (2)浸透圧 (3) 比重 (4)気体の溶解度(5) 比熱 答えは何番になるでしょうか?

  • 化学 モル濃度は溶液意外にも定義される?

    高校化学で、化学平衡の法則で、モル濃度を用いた式が出てくると思いますが、そこでモル濃度とは何かを教科書で調べると、溶液の溶質の物質量/溶液の体積としか記述されておらず、気体同士の反応などでは、溶液ではないのにモル濃度はどうやって定義されているのか全く書かれていませんでした。今まで、なんとなく、気体の物質量/気体の体積がモル濃度として問題にあたってきましたが、溶液に限定した定義ではなく、すべての場合にあてはまるもっと根本的なモル濃度の定義が知りたいです。モル濃度とはそもそも定義は何なのか?気体や、固体に対してモル濃度という場合どういう風に定義されるのか?教えてください。よろしくお願いします。