「飽和」とは？飽和の概念を理系ライターがわかりやすく解説

ライター／R175

関西のとある理系国立大出身。エンジニアの経験があり、身近な現象と理科の教科書の内容をむずびつけるのが趣味。教科書の内容をかみ砕いて説明していく。

1.「飽和」の概念

image by iStockphoto

飽和とは？漢字1字ずつに分解してみましょう。

飽（ほう）→飽（あ）きるとも読む。いっぱいいっぱいのイメージ。

和（わ）→つり合っている。その状態で安定しているイメージ。

つなげると、（何かが）いっぱいいっぱいの状態で、落ち着いているという意味。この記事では、理科で登場する「飽和」状態の例を見ながら、「飽和」の概念を身に付けていきましょう。

溢れんばかりのコーヒーが注がれたコップ

理科の教科書には出てきませんが、これも飽和状態の一例。コップにコーヒーを注いでいきましょう。初めはコーヒーの量は増え続けますが、コップが満タンになると溢れ出していき、それ以降コーヒーの量は一定ですね。もう入る余地はありません。

このように「何かが最大限に達してそれ以上変化しない」状態が飽和と考えましょう。物理や化学で出てくるその他の「飽和」はもっと難しい現象ではありますが、基本的な概念は「満タンにそそがれたコーヒー」と同じ。

2.理科で登場する「飽和」の例

飽和の概念は前述の「溢れんばかりのコーヒー」で間違いないのですが、これだけでは理科としての飽和の説目にはあまりに乱暴。

ということで、以下は実際に理科の教科書に登場する「飽和」状態の例を見ていきます。どの例も、「コップから溢れんばかりのコーヒー」と同じ状態と捉えられますので、その点も確認しましょう。

2-1.飽和水溶液

まずは、飽和水溶液。液体がらみの話で、先ほどのコーヒーの例に似ていますね。水溶液とは、水に何かが溶解したもの。

例えば、塩水や砂糖水。

ちなみに、溶けている物質（上記の例なら塩）が溶質。

image by Study-Z編集部

ところで塩ですが、水に加えれば加えただけいくらでも溶け続けるのでしょうか？いえいえ、そんなことはありません、限度がありますね。もちろん、水を足したり温度を上げたり等条件を変えれば更に溶かすことも可能ですが、いずれにせよ上限が決まっています。このように、水に溶けられるだけ溶質（塩など）を溶かした溶液が飽和水溶液。

1字ずつ分解すると、

飽：塩が飽きるまで溶けている。
和：溶けている塩の量は変わらず一定。

限界濃度の水溶液！「飽和水溶液」の演習問題を元塾講師がわかりやすく解説

「溶液溶媒溶質」は何が違う？水溶液の基本ワードを元塾講師がわかりやすく解説

コップとコーヒーに例えると

飽和水溶液の場合、水がコップ、溶質がコーヒー。コップが受け入れられるコーヒーの量は決まっていて、容量以上のコーヒーが注がれると溢れていきます。水溶液の場合も同じで、水分子と結び付ける溶質の量は決まっていて、それ以上の溶質が来ても水と結びつくことなくスルー。溢れていくのと似たような状態ですね。

2-2.飽和水蒸気量

液体（または固体）はちょっとずつ気体になっているもの。

例えば、水もちょっとずつ気化（気体になること）しています。湖や池の近くなど、水辺の空気は何となく湿っているように感じますね。それは、湖や池の水がちょっとずつ蒸発して水蒸気になっているから。

空気は窒素と酸素が8:2で存在しますが、その合間を縫うように一部気体となったH2Oも気体（水蒸気）となって混ざるのです。この時、空気中に存在できる水蒸気の限界量が飽和水蒸気量。

3.気液平衡

image by Study-Z編集部

水に限らず、どんな液体少しずつずつ蒸発するもの。逆に気体から液体に戻る反応も同時に起こっています（凝縮）。

気液平衡とは、液体→気体になる「蒸発」と、気体→液体になる「凝縮」が同じスピードで起こっている状態。

蒸発

液体は分子同士がある程度まとまって存在していますが、その一番端っこは不安定。飛び出していき気体となります（蒸発）。第一層目の液体分子が消えると、今度はその下の層にいた液体分子が露出していき、以下繰り返し。このままいくと、液体分子が全部蒸発してしまうのでは？いえいえ、そうは行きません。

凝縮

反対に気体→液体に変化する反応が凝縮。蒸発した液体分子も、他の分子にぶつかるなどして、エネルギーを失うと液体に戻ってしまうもの。気体状態では分子1つ1つが自由に動けますが、それはエネルギーをたくさん持っていて初めて成り立つ状態。分子のエネルギーが小さくなると、液体になります。エネルギーが小さいと、自由に運動している元気がなくなり液体に戻るといったイメージ。