酸素分子と窒素分子

質問

酸素分子と窒素分子の大きさはどちらが大きいのですか？

なぜこのような質問をしたのかといいますと、車のタイヤに窒素ガスを入れているのですが、以前（空気）と比べて乗り心地がマイルドになっているような気がしまして。確か、気体は分子の種類にかかわらず同じモル数だと体積や圧力が同じような気がしますが。
また、よく言われているガスが漏れにくくなる点や、アルミホイールが腐食されにくくなる点についても分子の大きさが関係しているだろうと思ったからです。

なお、当方少しは大学で化学をかじっておりました。多少難しくても大丈夫です。
ご教授よろしくお願いいたします。

回答No.4

poohron · ベストアンサー

回答としては「酸素分子より窒素分子の方が大きい」です。

…って、これだけじゃあなんなので。

おっしゃるとおり、学校では同じモル数だと体積や圧力が同じと習いますが、
それはあくまで理想気体の場合です。
実際は窒素と酸素では熱による体積膨張には差があります。
更に、タイヤが冷えた状態ではタイヤ内の水分が結露し液体となっていると考えられますが
それに対し、窒素ガスはボンベから入れるので余分な水分が入りません。
水分の気化による体積増加はだいぶ大きいと思いますよ。

また、エア抜けは酸素分子が窒素分子よりも小さいことは一つの理由かもしれませんが、
それよりも窒素は不活性ガスである事の方が大きいと思います。
タイヤのゴムには水素成分が含まれており、これが酸素と結びつくことで
結果的に酸素が抜けていくことになります。

そして、「酸素が水素と結びつく」＝「水ができる」ですから、
これがホイールやバルブ、タイヤに入れてあるスチールワイヤーなどの
腐食の原因にもなるのではないでしょうか。

お礼

なるほどわかりやすい説明ありがとうございます。
結論としては効果はあるということで納得したいと思います。

回答No.3

sevenseven

ショップの売り文句はほとんど当てにしない方がいいですよ（笑。
私の周りでも同じように考えている人、いました。

電気屋さんの「マイナスイオンパワー」と同じような感覚でいて下さい。

実際、電気製品からマイナスイオンなんて出ませんからね。
そもそも、イオンのままで存在するのは難しい事です。
電気屋さんの場合は「静電気（電子）」の事を勝手に「マイナスイオン」と呼んでいるみたいですけど。

確かに電子はマイナスの電荷を持っていますが、マイナスイオンとは全くの別物ですよね（笑。

お礼

マイナスイオンねぇ・・兄が大手電気店で働いてますが、それとなく説明してあげるとどんどん売れていくみたいです。
なんか怖いものですね。
ありがとうございました。

回答No.2

shkwta

化学便覧改訂4版によると
O-O原子間距離は 0.12 nm, N-N原子間距離は 0.11 nm
ファンデルワールス半径は、O:0.152 nm N:0.155 nm
よって、分子の大きさはほぼ同じと言えそうです。

http://www.fitc.pref.fukuoka.jp/kenkyu/report/h8/h8-13.htm
ここのmolecular diameterという量は粘性率から計算したものだそうですが、窒素のほうがわずかに大きな値になっています。また、酸素と窒素では、酸素のほうが溶解度係数と拡散係数がわずかに大きいため、高分子膜に対する透過係数の酸素／窒素の比は２～５になるそうです。つまり、窒素のほうがタイヤから抜けにくいことは確かなようです。

お礼

ありがとうございました。またじっくり読みたいと思います。（無機専攻だったので）

回答No.1

sevenseven

車のタイヤに空気を入れるのと窒素を入れるのとどっちがいいか・・・って考えているんですか？

「酸素分子と窒素分子どちらが大きいか」って質問の答えにはなりませんけど・・・。
その答えは化学を学んでいたならすぐに調べれば分かることなので・・・どうか大学で使用していた参考書等を調べてみてください。
高校の教科書にも載っていますよ。

さて、空気と窒素でホイールの錆びかたが違うとか漏れ方が違うとか・・・。

結果的に言うと同じです。
分子はとても小さいですので、窒素は漏れずに空気は漏れないなんて事は有り得ません。
また、空気の中には窒素が約80％含まれています。
なので、残りの20％を窒素に変えたところで体感できるような差はないと考えられます。

質問者様はレースなどをやっておられるのですか？

酸素は物の燃焼を助ける働きがあるのはご存知ですよね？
酸素がなければ物は燃えません。

そこで、レースで使われる車はもしもの事故の時に、少しでも可燃性を悪くする為にタイヤの中を100％窒素にしている車もあるようです。

・・・質問からズレた回答ですみません・・・。

補足

回答ありがとうございました。
参考書は実家においているので調べられませんでした。確か原子の大きさは周期表から分かりますが、分子もそれでいいのかと思いまして。
それじゃぁショップの売り文句は嘘だということですか。ショックです。