二種類の気体を一つの容器に詰め込んだとしたら、それらの気体は均一に混じ

質問

二種類の気体を一つの容器に詰め込んだとしたら、それらの気体は均一に混じるんですよね…？（この時点で勘違いしていたらごめんなさい）
例えば、0℃1気圧で、22.4lの容器に1molの気体Aと0.5molの気体Bを詰め込んだとしたら、気体Bはどのような状態になるのでしょうか？
アボガドロの法則の、『標準状態では1molの気体は22.4lを占める』というのは、混合気体では全ての気体の分子数を合わせて1molということですか？
教えてください(>_<)

回答No.5

ORUKA1951 · ベストアンサー

『標準状態では1molの気体は22.4lを占める』
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　この標準状態では!!!というところが理解できていませんね。
　標準状態とは、今の高校までの教科書で採用されている定義は、
STP、すなわち、温度 0℃、気圧 1atm(気圧)＝101325 Paの状態です。
　化学の世界では (1997年以前に使われていた定義で、２度の変遷を経て今は異なります。

Ｑ＞例えば、0℃1気圧で、22.4lの容器に1molの気体Aと0.5molの気体Bを詰め込んだとしたら、
　この時点で標準状態ではなくなってしまいますね。!!!当然圧力が変わります。

　標準状態における気体の体積を覚えるときは、あわせて気体の状態方程式を一緒に理解しておかないとだめです。
　PV=nRT　・・・ P:圧力、V:体積、n:物質量、R:気体定数、T:温度(熱力学温度,絶対温度)

　体積そのままで、気体を詰め込めば圧力が上昇します。高圧になります。
☆このとき、単純に詰めていくと温度が上昇しますから、標準状態になるまで冷却するとします。

回答No.4

daithemast

>例えば2molの気体を22.4Lの容器に入れたら、気体は1molが液体になったりするんでしょうか？

0℃の環境下で22.4Lの容器に2molの気体を入れるとどうなるのか、という質問ですね。
最初は細かく答えようとしましたが、難しい話に発展してしまい、うかつなことは言えないということで、簡易に答えてみます。
22.4Lの容器に2molの気体分子を入れた瞬間、44.8Lの容器に入っている状態と比べて、気体分子が2倍もギュウギュウに詰まっているという状態になります。
容器に入れた直後だけを考えると、まずは2倍密度の気体分子が詰まっている状態だと考えられます。この瞬間は、これから起こるかも知れない状態変化も化学変化も熱の伝導も起こる前なので、2atmの状態になっていることは容易に想像できますね。
問題は、その後の平衡状態です。瞬間的に0℃・2atmになった容器内で、気体分子はどうなっていくのでしょうか。気体と液体の平衡曲線を見ると、確かに気圧が上がれば同じ温度でも状態は液体側に寄っていきます。一定以上の圧力が与えられれば、気体の一部が液体になり、曲線状の点で液化が止まります。この状態を気液平衡と呼びます。
しかし現実には、0℃・1atmでは気体で、0℃・2atmで液体という物質を知りません。私が知らないというだけで、理論的に否定はできないですね。
とは言え、きっちり1mol分が液体になるとは考えられないですね。

回答No.3

daithemast

気体Aと気体Bが反応せず、外的要因によっても影響を受けない状態だということとします。
このまま放置しておけば、ごく短期間で容器内の状態は平衡に達します。

1.混合気体全体について言うとき

ご承知だとは思いますが、気体というのはごく希薄な状態であり、まれに分子同士が一定以下の距離に近づいて影響を及ぼし合う以外は、おのおのの分子はほぼ自由に存在していると考えて下さい。
そのような状態なのですから、気体Aの一つの分子A1にとって、自分の周りにある分子が同じ組成をした気体分子A2であっても、異なる組成のB1であっても、殆ど状態に変化はありません。ということは、分子A1～Anを集めた気体A全体での状態は、気体Bの影響を受けていないと考えて容器内で0℃・1atmとなり、同様に気体Bは0℃・0.5atmを示します。この2種類の気体の混合状態なのですから、気体Aと気体Bを合わせた状態は、まず0℃だと言うことができます。圧力というのは、それぞれの分子が容器を押す力の合力なので、この場合は1.5atmとなるでしょう。

2.気体Bについてのみ考察する場合

例えば、気体Bとだけ化学反応を起こす物質Cを用意したとします。その瞬間の気体Bと物質Cの間の状態変化を考えてみましょう。

気体Bと物質Cが反応するとき、問題となるのは気体Bの分子と物質Cの組成とが十分近い距離に接近する頻度と、その時に両者が持っているエネルギー量と言えるでしょう。物質Cを固定として考えると、接近の頻度は気体Bの密度と運動速度で決まると言えますし、エネルギー量は気体Bの熱エネルギーと言えるでしょう。この場合、気体Aの影響はほとんど出てきません。まばらにしか存在しない気体分子が、物体として邪魔となる場合はほぼ無視できるので、気体Aの直接的な影響はないものとみなして構わないでしょう。もちろん、容器に外圧を加えて温度変化をさせるような場合は気体Aの存在は無視できませんが、本件の反応と直接的な関係はありません。
よって、気体Bの化学反応など、気体Bに限ってを見る場合は、気体Aを無視して0℃・0.5atmと考えてもらって問題ありません。

お礼

回答ありがとうございます！
すいません、質問なのですが、本来2molの気体は44.8lを占めますよね。
では、例えば2molの気体を22.4lの容器に入れたら、気体は1molが液体になったりするんでしょうか？
根本的なことがきちんと理解できていないようです。
すいません(x_x;)

回答No.2

noname#160321

>『標準状態では1molの気体は22.4lを占める』というのは、混合気体では全ての気体の分子数を合わせて1molということですか？

その通りです。気体同士が反応したり、圧力が上がると他の物質に変るような場合でも「気体」だけしか見ないとすればこの通則は成り立ちます。

お礼

そうですよね、思い違いをしていなくてよかったです(*_*)
回答ありがとうございました！

回答No.1

Saturn5

アボガドロの法則の、『標準状態では1molの気体は22.4lを占める』というのは,
混合気体では全ての分子を合わせて１ｍｏｌということです。
例えば、標準状態の空気２２．４Ｌでは、チッ素０．７８ｍｏｌ、酸素０．２１ｍｏｌ、
アルゴン０．０１ｍｏｌ．．．というような気体が混ざっています。

気体の定義は分子が単独で自由に移動できることですので、混合気体の組成は均一
と考えていいのですが、アンモニアのように水素結合ができる気体や分子量が大きく、
分子間力が大きい気体では同種の気体が集まりやすい傾向があります（特に低温時）。
しかし、高校レベルの化学は気体は全て均一とみなします。

お礼

回答ありがとうございます！
参考になりました。