塩化ナトリウム水溶液を蒸留際のリービッヒ冷却器の...

質問

こんにちは。問題集で疑問点をみつけたので質問にきました。よろしくお願いします。

リービッヒ冷却器を用いた塩化ナトリウム水溶液を蒸留する実験です。
１．枝つきフラスコに沸騰石が加える理由を記せという問題です。
この問題は頻繁に出題されるため「突沸を防ぐため」と解答を暗記してしまっているのですが、実際突沸するのがどうしていけな

いのでしょうか。やかんが温めた結果突然沸騰したとしても便利に感じるくらいのように、突然沸騰するのがそこまで危険だとは思えませ

ん。
２．冷却水はどちらから加えるか、という問題です。
解答では下から入れることになっていますが、この理由が「効率的に冷却するため」とあります。なぜ下から冷却水を入れると効

率的に冷却することができるのでしょうか。重力で水は下に行きますし、わざわざ入り口を下側に設置する理由が思い当たりません。

　理解力がなくてすみません。
　詳しい方おりましたら、詳しくご指南いただければ幸いです。また、関連した知識や補足をして頂ければなお助かります。
　失礼します。

回答No.2

AYSM · ベストアンサー

１．「突沸する」というのは質問者さんが仰るとおり、やかんの中の水が突然沸騰するのは確かに便利といえますが、果たして塩化ナトリウム水溶液などの物質が突然沸騰しても危険はないのかということを考えてみてください。
物質によって沸点の温度は違いますよね？塩化ナトリウム水溶液の沸点はちょっと忘れてしまったのですが、一般に、水は100℃、エタノールは78℃など。仮に、柄つきフラスコの中の液体の沸点がとても高かったとして、それがいきなり沸騰したら、フラスコは耐えられるでしょうか？きっと破裂し、ガラスの破片が飛び散り、中の液体も飛び散って皮膚などについたりしてしまって危険ですよね。ケガや火傷をしてしまいます。
そのために液体中に沸騰石(毛細管や素焼片など)を入れて気泡が発生しやすくし、突沸を予防しているわけです。

２．解答のように下から上に水を流すと、下から順に水がいっぱいたまっていき、それから上に流れて冷却器の外に出るので充分に冷やすことができます。逆に、上から下に流すと確かに重力との関係で水は下に流れますが、水を入れた瞬間に下から流れ出てしまうために水を多く必要とするし、なかなか冷えないので効率的ではないといえます。

お礼

早速の回答をありがとうございます。
仰るとおり、少し考えてみたら理解することができました。

どうもありがとうございました。

回答No.4

TEOS

かなり、理解力が無いと思います。
沸騰石と、リービッヒの水の流し方は回答出てるので省略します。
あなたの場合、実験の目的を完全に忘れてませんか？
食塩水を蒸留して、蒸留水を作り　塩水分離するのが目的では無いの？
枝つきフラスコで、突沸が起きたら、リービッヒ内にフラスコの食塩水
が流れ込み、受器のフラスコが汚染して、実験が無駄になりませんか？
最初からやり直しですね！！　解りましたか？？

私は10Ｌのフラスコで、中身９Ｌ入れて減圧蒸留することも有りますが
、突沸しかけたら、減圧度を調整して、突沸を防げますが、
常圧蒸留では、急には沸騰が止めれないですよね。
リービッヒで冷却されるので、フラスコが破裂するのは稀だと思う。
行き場が無いくらい突沸したら、逃げ場を作る為にフラスコを三口、
４つ口にして、どこかに、コック付きパージ配管に逃がす。
ガラスは減圧には強いが、加圧には弱い。
ご理解出来ますか？？　ガラス器具の種類・特性は勉強して。

私は減圧でも常圧でも、商品が汚染されるから、沸騰石は使わないけど

回答No.3

tyty7122

＞１

まず、やかんの沸騰について。これは危険である。沸点（100℃）において液体の水が気化する場合の体積膨張を考えると良い。例えば１モルの水は約18g、液体であれば約18mL強しか体積が無いが、これが気化した場合には22.4×(373[K]/273[k])＝約30.6Lもの体積を持つようになる。10モル180mLの熱湯が300Lの熱水蒸気へ変化するのだ。やかんの取っ手を握った瞬間に突沸が起きたら全身大火傷は免れないことがお解かりいただけると思う。

化学実験でも、フラスコの中に入れた水が突沸して全て気化したと考えた場合、内容物の体積が一瞬にしてフラスコの容積の何十倍にもなる。こうなってしまうと冷却管はもはや何の役にも立たず、容器から熱蒸気や熱湯があふれ出たり、場合によっては容器が破裂したりして危険である。突沸しても大丈夫なように容器の容積に余裕を持つことを考えた場合には、先ほどの計算を例に挙げて考えると180mL程度の水を使う実験のために300Lという化学工場並みの巨大な実験装置を用意しなければならなくなる。

＞２
これは、実際に上から水を流して確認するのが良い。上から水を流した場合、冷却管の上部には水が溜まらず冷却効果が得られないことが一目瞭然で分かると思う。

お礼

早速の回答をありがとうございました。

なるほど。これの理由は色々な考えがあるみたいですね。
参考になりました。
体積はとても増えて危ないとは考えることができませんでした。

どうもありがとうございました。

回答No.1

shintaro-2

＞実際突沸するのがどうしていけないのでしょうか。

突沸がどのくらいの程度のものが発生するか予測できますか？
あくまでも予防です。フラスコやビーカーからお湯が飛び出て火傷したくないですよね？

＞重力で水は下に行きますし、わざわざ入り口を下側に設置する理由が思い当たりません。

少ない水量を流したときを考えてみてください。
ろくに冷却しないうちに、冷却管から出て行ってしまいます。
つまり、下から入れれば確実に冷却に使われるということです。