蒸気圧：基本と例
蒸気圧とは
蒸気圧とは、ある温度で液相または固相と平衡状態にある蒸気が及ぼす圧力のこと。物質が液体から気体へ移行しやすいかどうかを示す。
蒸気圧に影響する要因
温度
温度が上昇すると、より多くの分子が液相から抜け出すエネルギーを持つため、蒸気圧は上昇する。
分子間力
分子間力が強いと、分子が気化するのに必要なエネルギーが大きくなるため、蒸気圧が低くなる。
物質の性質
物質の分子構造や結合状態によって蒸気圧は異なる。
蒸気圧の測定
- マノメトリック法：液体の入った密閉容器を使い、系が平衡に達した後、圧力計を使って蒸気圧を測定する。
- 動的法：液体の体積または重量の経時変化をモニターし、蒸気圧を計算する。
- エフュージョン法：小さな穴から気体分子が逃げる速度を測定し、蒸気圧の計算に役立てる。
- クラウジウス-クラペイロン方程式：異なる温度における蒸気圧の計算に使用される。
蒸気圧測定の重要性
蒸気圧の測定は、以下のような様々な分野で不可欠である：
- 天気予報：蒸気圧は湿度の測定や気象パターンの予測に使用される。
- 工業プロセス：蒸留、蒸発、および相転移を伴うその他のプロセスで役立ちます。
- 化学工学：熱交換器、反応器、蒸発器などの機器の設計に役立ちます。
- 医薬品： 蒸気圧測定は、揮発性化合物の安定性と貯蔵に重要です。
蒸気圧の例
水
25℃の水の蒸気圧は約23.8mmHgで、中程度の揮発性を示す。
アセトン
アセトンは、同じ温度で水より高い蒸気圧を示し、より揮発性が高い。
水銀
水銀の蒸気圧は非常に低く、金属結合が強く気化しにくいことを反映している。
蒸気圧表
様々な温度における様々な物質の蒸気圧の値の表です。蒸気圧とは、ある温度で蒸気が液相（または固相）と平衡状態にあるときに、蒸気が及ぼす圧力のことです。
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物質 |
20℃における蒸気圧 (mmHg) |
100℃における蒸気圧 (mmHg) |
|
水 |
17.5 |
760 |
|
エタノール |
44.6 |
400 |
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アセトン |
180 |
760 |
|
メタノール |
95.3 |
1300 |
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ベンゼン |
75.1 |
450 |
|
ジエチルエーテル |
430 |
5800 |
|
水銀 |
0.0012 |
0.2 |
|
ヘキサン |
150 |
450 |
|
トルエン |
22.3 |
230 |
|
クロロホルム |
160 |
500 |
詳しくはスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
よくある質問
蒸気圧とは何ですか？
蒸気圧とは、蒸気が液体または固体と平衡状態にあるときに蒸気が及ぼす圧力のことです。
温度は蒸気圧にどのように影響しますか？
一般的に温度が高くなると、より多くの分子が気化するエネルギーを得るため、蒸気圧が高くなります。
なぜ水はアセトンより蒸気圧が低いのか？
水は水素結合が強く、アセトンに比べて気化に多くのエネルギーを必要とします。
蒸気圧は物質の揮発性を予測できますか？
はい、蒸気圧が高いほど揮発性が高く、気化しやすいことを示します。
蒸気圧は天気予報においてどのように重要ですか？
蒸気圧は湿度レベルに寄与し、気象パターンや降水量に影響を与えます。
