蒸気圧とは何でしょうか?

質問

化学II勉強始めて、蒸気圧が出てきたのですが、
液体の蒸気圧＝液体の存在する空間の圧力　のときに沸騰するのは理解できました。
あと、蒸気圧の関係した問題で空間の圧力より飽和蒸気圧が大きいとき
蒸気は未飽和で、気体で存在し、
空間の圧力より蒸気圧が小さい時は液体が存在して気液平行になるのまで
問題を解くために暗記しましたが、
蒸気圧自体がいまいち理解できません。
蒸気圧とは気体が液体と共存する状態になる時の圧力なのでしょうか？

長ったらしくてすいませんがお願いします。

回答No.3

ORUKA1951 · ベストアンサー

理科/科学は丸暗記はダメです。理解しなくっちゃね。

図を見ながら、下の説明を一項目ずつ、よく理解してください。
・・・・図は、元々沸点上昇/凝固点降下を説明するためのものを流用・・・

固体・気体・液体の相互間での変化を状態変化といいます。
(水色の分子だけに注目)
★それぞれ分子が持つエネルギーは違います。固体＜液体＜気体
★これらは相互に変化できます。常に境界では出入が起きている。
★出入に伴い、エネルギーの放出か吸収が起きます。
★放置されていると、お互いの相の間での出入数は平衡に達します。
　　　→【飽和】
(右部分)液体と気体
★気相から液相に衝突する分子数は密度と速度に依存します。
　　密度∝濃度/分圧、速度∝温度　　∝・・比例

訂正すると
≫×(空間の圧力)→分圧より飽和蒸気圧が大きいと気相は未飽和で
　×（気体で存在し）→ 気化していき
≫分圧より蒸気圧が小さい時は、
　×(液体が存在して気液平行になるのまで
　　→液化(凝縮)していく。

　ここを何度も図と見比べながら理解すること。
　それが判ったら、そのとき系全体のエネルギー収支は？
　　　冷やす(エネルギーを奪う)とどうなる
　　　暖めるとどうなる。
　　　凝縮すると熱を放出するか吸収するか
　　　気化するときは？

【おまけ】
　もし液体中に他の物質が混じっていると、どうなる。
　沸点上昇や凝固点降下ってなに？

【沸騰】
×液体の蒸気圧＝液体の存在する空間の圧力　のときに沸騰する
　違います。それは沸点の説明ではありますが、必ずしもその温度で沸騰するわけじゃないです。その温度では、気相中すべてがその物質の粒子で満たされるまで--平衡に達するまで--進むということ。
　沸騰とは、液相内部で気泡が発生することですが、その境界面が凹のため、液体分子からの引力が大きく現れ、沸点よりも高い温度でないと気泡は消えてしまいます。沸騰は沸点よりも高い温度でないと開始しません。

回答No.2

htms42

「空間の圧力」という言葉が２行目、３行目、５行目で使われています。３つとも意味が異なるようです。

２行目：「液体の蒸気圧＝液体の存在する空間の圧力の時に沸騰する」
この時の空間の圧力は液面に接している空間の圧力です。大気と接触していれば大気圧です。密閉容器の中でしたら容器内の気体の圧力です。
（密閉容器内に空気と水蒸気と両方があれば常に「液体の蒸気圧＜容器内の圧力」ですから沸騰は起こりません。）

３行目：「空間の圧力よりも飽和蒸気圧が大きい時、蒸気は未飽和で」
この場合の「空間の圧力」は「空間の蒸気圧」の意味ですね。

５行目：「空間の圧力よりも蒸気圧が小さい時」
この意味は何でしょう。途中で文章が終わっていますので意味が不明です。「飽和蒸気圧よりも蒸気圧が小さい時、・・・」だろうと思うのですが飽和蒸気圧のことを空間の圧力と言うことはありません。空間の圧力が飽和蒸気圧に等しくなるという場合はありえます。
「液体が存在して」いるとも限りません。もし「液体が存在していれば」気液平衡が成り立つまで蒸発が進む事になります。その平衡が成り立った時の蒸気の圧力が飽和蒸気圧です。
気体と液体が共存するだけであれば平衡が成り立っているかどうかは分かりません。でもとにかく蒸気があれば蒸気圧はあります。
蒸気圧は蒸気がありさえすれば決まるものですから液体が存在している必要はありません。

液体が存在していなければ蒸気圧といっても気体の圧力といっても同じものです。酸素に対しても窒素に対してもただ「気体の圧力」という言葉を使います。液体酸素や液体窒素が蒸発したということを意識する必要はありません。水の場合は常温に近い温度で割り合い簡単に液体、気体の移り変りが起こりますので蒸気圧と言う言葉を使っているのです。

回答No.1

Ichitsubo

>蒸気圧とは気体が液体と共存する状態になる時の圧力なのでしょうか？
まあ、そんな感覚で居てもいいかなと言う感じですが……

蒸気圧とは、(通常液体や固体である)揮発性の物質が気体になっているとき、その分圧を言います。通常、液体があればたいていは揮発していますから一部は気体になっているため蒸気圧を持ちます。
飽和蒸気圧とは、ある温度での蒸気圧の上限のような物です。蒸気圧が飽和蒸気圧未満であれば気化が進み、蒸気圧が飽和蒸気圧を超えていると凝縮なり(固体が析出するほうの)昇華なりがおこり、次第に蒸気圧は飽和蒸気圧まで下がります。