化学理科

水素は水に溶ける?水に溶けやすい気体と溶けにくい気体の違いを理系ライターが解説!

よぉ、桜木建二だ。

今回のテータは気体の溶解だ。水素、酸素、窒素など、身の回りには様々な気体がある。その気体は水に溶けるだろうか?
実は、気体にも水に溶けやすい気体と溶けにくい気体がある。その違いは何だろうか。そして、気体の性質以外にも気体を水に溶かしやすくする方法を解説していくぞ。

今回は水に溶けやすい気体と溶けにくい気体の違いと、水に気体を溶けやすくする方法を化学に詳しいライターリックと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/リック

高校生で化学にハマり、大学院までずっと化学を勉強してきた化学オタク。今は化学メーカーで働きながら化学の楽しさを発信する。

気体の定義とは

image by iStockphoto

まずは、気体の定義をおさらいしていきましょう。「気体」をwikipediaで検索してみると次のように書かれていました。

気体(きたい、英: gas)とは、物質の状態のひとつであり、一定の形と体積を持たず、自由に流動し圧力の増減で体積が容易に変化する状態のこと。 

引用:https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%97%E4%BD%93

気体は物質の三態のひとつです。「固体」「液体」「気体」という物質の三態は化学の教科書で必ず出てくる重要なキーワードなので、チェックしておいてくださいね。

物質の三態は温度と圧力を変化させると制御できるので、すべての物質は「気体」になりうるということです。常温常圧では液体の水も、温度をあげれば沸騰して気体の水蒸気に変化しますね。また、常温常圧で気体の窒素も温度を冷やして、-196℃以下にすれば液体になります。これが液体窒素です。

気体は水に溶けるのか

ここからは、水に溶けるとはどういうことなのか、簡単に解説していきます。気体が水に溶けるためには、「分子が極性を持つ」「電離する」「水と反応する」この3つのどれかが必要です。どれも必ず、気体分子が水と水和するところからスタートします。

つまり、気体分子が水和できないと、物質が水に溶けることができないということです。「水和」とはどのような現象なの?と思った方は、別の記事で水和について解説しているので、合わせてチェックしておいてください。

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水分子と水和できるかは、まずは分子の形がとても重要だぞ。分子が極性を持っていれば、水分子と相互作用できる可能性が高い!

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