化学 一学期中間範囲
気体の法則
気体・・・物質を構成する粒子が互いに拘束することなく
(=分子間力が0)自由に動き回れる状態
気体の体積と圧力の関係
「一定温度で、一定量の気体の体積 v は圧力 p に反比例する」
→ボイルの法則 v = k/p または pv = k
(kは温度が変わらなければ一定)で表される
気体の体積と温度の関係
「一定圧力の下で一定量の気体の体積は絶対温度に比例する」
→シャルルの法則 -273℃ = 0K となる
ボイル・シャルルの法則
「一定量の気体の体積 v は圧力 p に反比例し、絶対温度 T に比例する」
v = kT/p または pv = kT (kは比例定数)で表される
1molの気体は0℃、1atmで22.4L →ここから比例定数Rを求める
R = pv/T =8.3×10^3(L・Pa/K・mol)=8.3(m^3・Pa/K・mol)
このRは気体定数と呼ばれる
n[mol]の気体の体積は、1molの気体の体積のn倍なのでpv = nRTが得られる
これはn[mol]の気体についてボイル・シャルルの法則を表したもので、
気体の状態方程式と呼ばれる
気体の物質量と質量の関係
n[mol] = m[g] / M[g/mol] これをpv = nRT に代入して、pv= mRT/M
p,v,m,Tが分かると物体の分子量を求められる
混合気体の全ての圧力を全圧、個々の気体に注目した圧力を分圧という
「混合気体の全圧は、混合気体中の成分気体の分圧の和に等しい」
→ドルトンの分圧の法則
実際に存在する気体を実在気体、
厳密に気体の状態方程式に従う気体を理想気体という
実在気体は絶対温度が高く、圧力が小さいほど理想気体に従う
実在気体の場合、ある一定(飽和蒸気圧)以上の圧力を加えると
凝縮や凝固が起き、それ以上圧力が大きくならない
飽和蒸気圧
・・・気液混合の時、気体が示す圧力であり、気体が示す圧力の最大値
溶液・・・液体(溶媒)中を粒子(溶質)が拡散している状態
溶媒が水の場合、溶質はイオン結晶、分子結晶(極性分子)となる
疎水基が大きすぎると親水基があっても溶けにくくなる
親水基…ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、
スルホ基、カルボニル基
極性の大きい分子、イオン結晶 →電離する
弱電離質(α<1)、強電離質(α≒1)に分類される
飽和溶液の考え方と気液平衡の考え方は似ているよ。
飽和溶液では温度と溶液の種類が同じなら濃度は一定である
濃度の表し方
1,質量パーセント濃度
2,モル濃度
3,質量モル濃度
再結晶…表を見て数値を読み取る。単位に注意。
ヘンリーの法則
「気体の水への溶解度は、温度が変わらなければ、
水に接しているその気体の圧力(分圧)に比例する」
2,希薄溶液の性質
純溶媒と不揮発性の物質を溶かした溶液を比較すると、
後者のほうが蒸気圧が低くなる
この現象を蒸気圧降下という
蒸気圧降下度は濃度に比例する
沸点=液体の蒸気圧が大気圧と等しくなったときの温度
→蒸気圧が降下すればするほど沸点が高くなる
沸点上昇度も濃度に比例する
溶媒に物質を溶かすと拡散して濃度が均一になる
半透膜…溶媒を通すが溶質を通さない膜のこと 例、セロファン
純溶媒と溶液を半透膜をへだてて入れると純溶媒が溶液側に動く
それを浸透圧という
コロイド溶液
分散質が 10^(-8)〜10^(-7)cm…真の溶液
分散質が 10^(-7)〜10^(-5)cm…コロイド溶液
分散媒が液体のときにこう言う
コロイド溶液(ゾル)
ゲル …ゾルが流動性を失ったもの
キセロゲル…ゲルから溶媒を完全に取り除いたもの
コロイド溶液の種類
分子コロイド…1分子からなるコロイド粒子(デンプン、たんぱく質)
会合コロイド…小さな分子が多数集まって出来たコロイド粒子(牛乳、石鹸)
分散コロイド…不溶性の大きな塊が分散して出来たコロイド粒子(水酸化鉄(�V)溶液)
水を沸騰させながら塩化鉄を少しずつ加えると
水酸化鉄(�V)のコロイド溶液が出来る
疎水コロイド…無機化合物のコロイド粒子に多い
正か負かどちらかに帯電しているコロイド粒子が
互いに反発することで大きさを維持する
親水コロイド…有機化合物のコロイドに多い
水分子が水和し、安定している
コロイド溶液の性質
1,透析 …半透膜を用い、コロイド溶液を精製する方法
2,電子泳動 …二本の電極を入れ、直流電源につなぐと、
コロイド粒子が帯びている電荷と逆のほうの電極に集まる
3,チンダル現象…レーザー光を当てると反射し光の軌跡が見える
4,ブラウン運動…熱運動をしている水分子がコロイド粒子に衝突し起こる
5,凝析
電解質水溶液を加えることで疎水コロイドが沈殿する現象
帯びている電荷と逆の電荷のイオンを加えると、反発力が弱まる
(加えるものは価数が大きいものほど効果が大きい)
親水コロイド(保護コロイド)を加えると凝析を阻止できる
6,塩析
電解質水溶液を多量に加えることで親水コロイドが沈殿する現象
この場合、陽イオンと陰イオン両方が作用する
ex.にがり(塩化マグネシウム)