どの液体が水よりも低いガス温度で沸騰しますか?

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著者: Lewis Jackson
作成日: 6 5月 2021
更新日: 16 11月 2024
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【化学】減圧下での水の沸騰(実験編)
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物質の沸点は、分子レベルでの構造によって異なります。標準圧力である水の沸点(摂氏100度または華氏212度)に慣れ親しんでいました。ただし、気体と考える物質の多くは、沸点が室温よりもかなり低いため、気体にすぎません。エタノールのような室温で液体である物質でさえ、水よりも低い沸点を持っています。

雰囲気

窒素(N2)、二酸化炭素、酸素(O2)、ヘリウム、塩素(Cl2)および水素はすべて、水よりもはるかに低い温度で沸騰する物質のよく知られた例です。液体ヘリウムの沸点はすべての中で最も低く、華氏約-452度、絶対零度よりわずか4.2℃高くなっています。これらの物質は気体と呼ばれますが、特定の温度を除いて「気体」または「液体」として定義できる物質はないことを覚えておくことが重要です。液体、固体、気体はすべて物質の異なる状態であり、物質は温度と圧力に応じてこれら3つの状態のいずれかに生息できます。

非極性炭化水素

水には双極子モーメントがあります。これは、酸素には弱い部分負電荷が、水素には弱い部分正電荷があるため、その極性を意味します。ただし、ガソリンに見られるような炭化水素化合物は無極性です。ロンドンの分散力と呼ばれる相互作用により、非極性分子が固相または液相に保持されます。これらのロンドンの力は、分子のサイズが大きくなるにつれて強くなります。その結果、ガソリンの成分のような多くの小さな非極性分子は、分子間相互作用が弱いため、水よりも低い温度で沸騰します。

アルコール類

水分子のように、アルコールは極性があり、水素結合と呼ばれる特別な種類の結合を形成することもできます。ただし、水分子は2つの水素結合を形成できますが、アルコールは1つしか形成できません。アルコールは、同じサイズの炭化水素よりも沸点が高く、水よりも沸点が低い傾向があります。酒をウイスキーのように作る方法:蒸留によってエタノール含有量を増やします。

その他の分子

他の多くの分子は、水よりも沸点が低いです。注目すべき例の1つは、エーテルと呼ばれる分子のクラスで、2つの炭素に酸素が結合しています。それらはわずかに極性がありますが、水やアルコールほど極性がなく、水素結合を形成できないため、通常は沸点が低くなります。別の例はアンモニアであり、通常は水に溶解して販売されています。摂氏0度以下で沸騰し、室温では容易に溶解しますが、気体として発見されます。