水をどんどん加熱していったら

質問

水を加熱して水蒸気にし、その後もどんどん加熱していったら、何℃(Ｋ)まで水(H2O)の温度を上げることができるのでしょうか？
何℃(Ｋ)かで、水分子が壊れるという予想ですが、正しいですか？

１気圧のもと、という条件が必要なら１気圧の条件下でお願いします。

回答No.5

lupinletrois · ベストアンサー

水の熱分解ですが、最初の反応は
(1) H2O → H + OH
これは、イオンではなく、水素原子と OH ラジカルです。
この温度は、沸点のように１点で起こるわけではありません。
2000K 程度から起こりますが、逆反応も起こってこの温度
では 大部分は 水です。また、次の反応も起こります。
(2) OH → H + O
(3) H + H →　H2
だいたいの比率は
3200K OH: 10～15 %、H2: 10～15 %、 H2O: ～60%
4000K H ～50% O ～20% H2O ～5%
5100K ～100% 2H + O

よく、水（液体）の電離で
(4) H2O → H+ + OH-
とありますが、実際は、水素イオンではなく、
(5) 2H2O →　H3O+ + OH-
で、オキソニウムイオンです。高温水蒸気でもなくはないですが
実質、無視できます。
さらに、数万度か放電などで
(6) H → H+ + e-
(7) O → O+ + e-
等のプラズマになりますが、これも、条件で比率が違います。

お礼

みなさま、詳細な回答ありがとうございました。
ここにまとめてお礼を書かせていただきます。

やはり高温にするとH2Oの状態を保てなくなるのですね。
参考になりました。

回答No.4

Tacosan

余談:
「液体の水」として存在できる温度は圧力に依存しますが, 下は -20度くらい, 上は 374度くらいです.
多くの物質では三重点の温度が液体の存在できる下限になるのですが, 水は特殊なので三重点 (0.01度) より低温にしても圧力を加減すれば液体として存在しちゃったりします.存在下限は「液体・氷I・氷III」の三重点.
逆に上の方はもちろん 1気圧なら 100度で沸騰しますが, 圧力を加えれば沸騰する温度をもっと上げることができます (圧力がま). しかし, どこまでも上げられるわけではなく, 沸点における密度が液体では温度とともに小さくなるのに対し気体は温度とともに大きくなるため, ある圧力で液体と気体の密度が一致します. これを「臨界点」, 圧力・温度ともに臨界点のそれより高いものを「超臨界水」といいますが, こうなると「液体なのか気体なのかわからない」という状態になります.
で, 気体なり超臨界水なりでさらに温度を上げると水分子の OH 結合が切れて原子単位でばらばらになりますというのは #3 のいう通り.

回答No.3

noname#160321

＃２のお答えには問題があります。
水を高温にしていくと水素と酸素に分かれる方が先です。プラズマ状態になるのではありません。
製鉄所などで赤熱した鉄板に水を掛けて冷やすとき、水は一旦水素と酸素に分かれ、温度の低い場所に移動してから再結合しますがそのとき「爆鳴気」状態なので爆発音がします。^^
この変な関係は水と、水素+酸素の2:1混合物のギブスの自由エネルギーの温度依存性が違うために起きます。
高温では水素+酸素の2:1混合物の方がギブスの自由エネルギーが水のそれより小さいので、水が熱分解してしまうのです。

回答No.2

Willyt

貴方の推測は正しいですね。水ではなく水蒸気になるということで、水蒸気を更に加熱して行くとプラズマ状態になります。これは水素と酸素が分離してしまうことを意味しています。

回答No.1

dondoko4

＞何℃(Ｋ)まで水(H2O)の温度を上げることができるのでしょうか？
真空状態にすれば、上がります。空気が薄いところ（高い山）は違うということ。
普通の状態（日常生活）ではなら、100℃以上は上がりません。それ以上にやると蒸発します。