気体の溶解度とヘンリーの法則
着眼点溶ける気体の物質量は、その気体の分圧に比例する(温度一定、溶解度の小さい気体)。気体は温度が高いほど溶けにくい。
- 混合気体では、各気体はそれぞれの分圧に比例して溶ける。
- 溶けた気体の体積をその時の圧力のもとで測ると、圧力によらず一定(物質量が p 倍、体積は 1/p 倍になるため)。
- 標準状態などの一定条件に換算した体積は、分圧に比例する。
例題
1
20 ℃ で、1.0\times10^5\ \mathrm{Pa} の酸素は水 1 L に 1.4\times10^{-3}\ \mathrm{mol} 溶ける。20 ℃、1.0\times10^5\ \mathrm{Pa} の空気(\ce{O2} のモル分率 0.20)に接している水 10 L に溶けている酸素の質量を有効数字2桁で。\ce{O2}=32。
解答
\ce{O2} の分圧 = 0.20\times10^5\ \mathrm{Pa}
溶ける物質量 = 1.4\times10^{-3} \times 0.20 \times 10 = 2.8\times10^{-3}\ \mathrm{mol}
質量 2.8\times10^{-3} \times 32 = 0.0896 答え 9.0\times10^{-2}\ \mathrm{g}
溶ける物質量 = 1.4\times10^{-3} \times 0.20 \times 10 = 2.8\times10^{-3}\ \mathrm{mol}
質量 2.8\times10^{-3} \times 32 = 0.0896 答え 9.0\times10^{-2}\ \mathrm{g}
確認問題
1
圧力を3倍にすると、溶ける気体の物質量は何倍か。その圧力のもとで測った体積は何倍か。
答え
物質量は3倍、体積は1倍(変わらない)
2
炭酸飲料の栓を開けると泡が出るのはなぜか。
答え
容器内の \ce{CO2} の分圧が下がり、溶けていられる量が減るから