化学

気体の溶ける量と圧力の関係「ヘンリーの法則」を元研究員がわかりやすく解説

高校の化学の分野で出てくるヘンリーの法則って知っているか?

1803年にイギリスのウィリアム・ヘンリーという化学者が、気体の溶解と圧力の関係を定義したんですが、とにかく苦手な人が多い理論なんです。

今回はその「ヘンリーの法則」について、化学実験を生業にしてきたライターwingと一緒にわかりやすく解説していきます。

ライター/wing

元製薬会社研究員。小さい頃から化学が好きで、実験を仕事にしたいと大学で化学を専攻した。卒業後は化学分析・研究開発を生業にしてきた。化学のおもしろさを沢山の人に伝えたい!

1.気体が溶媒に溶ける

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気体が溶媒(水など)に溶けるところを想像したことがありますか?気体は固体と違ってほとんどが目に見えないため、溶ける様子を思い浮かべることが難しいですよね。

しかし気体が水などの溶媒に溶けて溶けている気体がまた空気中に気体として戻るという現象は、日常身の回りでも起こっています

気体を溶かした液体といって一番身近な物質は、炭酸飲料かもしれません。通常状態より高い圧力で多い量の気体(二酸化炭素)を溶かした液体は、炭酸飲料として様々な風味がついた商品が売られています。

気体が溶媒に溶けるということが、何となく想像できたでしょうか?

1-1.溶解度とは何か

まず、溶解度とはなんのことでしょう?溶解度とは一般的に水100gに対して最大限溶かすことのできる溶質の質量(g)のことをいいます。

つまり、一定量の溶媒に対してどのくらい溶けるかを表したものです。溶かす物質のことを溶媒溶ける物質のことを溶質、溶質と溶媒を混合して均一になったものを溶液といいます。

そして、温度と圧力が違えば溶解度は変わるのです。

1-2.気体と固体の温度による溶解度の変化

みなさんは熱い紅茶に砂糖を溶かしたことがありますか?同じ量の砂糖を同じ量のアイスティーに溶かそうとしても溶けにくいですよね。固体は溶媒の温度が高くなると溶けやすくなるのです。

しかし固体とは逆で、気体の溶解度は温度が高くなるにつれて少なくなります。

固体の場合は、溶媒分子の熱運動が激しくなって結晶構造を壊すため、温度が高くなると溶けやすくなるのです。しかし気体の場合は、熱運動が激しくなることで、溶媒分子と気体分子の結合力が弱くなります。

そのため、温度が高くなると溶けにくくなるのです。

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