４月１０日（木）　ko2-02　沸点上昇と凝固点降下

今日は日常の生活に関係の深い内容です。 　冬に橋や峠に，凍結防止剤と書いた紙袋をおいてあるのを知っていますか。道路が凍ると危ないですから，そのようなときに，凍結防止剤を道路にまくのです。それは，凝固点降下を利用したものなのです。また，スープやみそ汁などが沸騰しているときは，１００℃を超えています。これは沸点上昇による現象です。 　さて，純水と砂糖水とでは，どちらがはやく蒸発すると思いますか？

１　沸点上昇と凝固点降下 （１）　蒸気圧降下    　　　純水と砂糖水（スクロース水溶液）を同じ条件で放置する→純水の方が速く蒸発 　　　　不揮発性物質を溶かした溶液の蒸気圧＜純溶媒の蒸気圧 　　　　→溶質分子と溶媒分子の親和力 　　　　蒸発しにくくなる

不揮発性物質を溶かした溶液の蒸気圧は，純溶媒に比べて蒸気圧が低くなるります。 　下の図を見てください。同じ温度では，溶液の蒸気圧曲線は溶媒の蒸気圧曲線より低くなります。すなわち，ｐ０−ｐの蒸気圧降下が起こります。また，蒸気圧ｐ０が１atmのとき，溶媒の沸点はｔ０ですが，溶液の沸点はｔ となります。つまり，ｔ−ｔ０が沸点上昇度になります。

（２）　沸点上昇　　　　　　　　　　　　　　　　　 溶媒の沸点＝ｔ０〔℃〕 　　　　溶液の沸点＝ｔ 〔℃〕 　　　　ｔ−ｔ０＝Δｔ　→　沸点上昇度 　　　　溶質の種類に無関係 　　　　溶媒に固有の値 　　　　水のモル沸点上昇＝０．５２〔K〕 　　　　溶液の質量モル濃度に比例

実験１０の結果を思い出してください。ブドウ糖，尿素，塩化ナトリウムなどを水に溶かして凝固点を測定しましたね。いずれも，水の凝固点より低くなっていました。この現象を，凝固点降下といいます。また，純溶媒と溶液の凝固点の差を，凝固点降下度といいます。うすい溶液では，沸点上昇度と同様，凝固点降下度は溶質の種類に無関係で，溶液の濃度（質量モル濃度）に比例します。ただし，塩化ナトリウムのような電解質のときは，電離後のイオンの濃度に比例します。

（３）　凝固点降下 　　　　水の凝固点＝０．００〔℃〕                              水溶液の凝固点＝−ｔ’ 　　　　０．００−（−ｔ’）＝Δｔ        　→　凝固点降下度 　　　　溶質の種類に無関係 　　　　溶媒に固有の値 　　　　水のモル凝固点降下        　＝１．８６〔K〕 　　　　溶液の質量モル濃度に比例

溶質が電解質のとき，凝固点降下度は，電離後の濃度に比例しますね。したがって，凝固点降下度がわかれば，電離のようすがわかることになります。塩化ナトリウムが完全に電離（解離）すれば，粒子の数が２倍になるはずです。したがって，同じ濃度の分子性物質より凝固点降下度が２倍になっていれば，粒子の数が２倍になっているはずだから，１００％電離（解離）していることがわかるかわけです。

（４）　電解質の凝固点降下度 　　　　NaCl　→　Na＋　＋　Cl− 　　　　ｘmol　　　ｘmol　　　ｘmol　　→粒子は２ｘmol 　　　　水溶液の濃度に比例　 　　　　NaClはほぼ１００％解離　→　α＝１ 　　　　Δｔ ＝１．８６（１＋α） 　　　　電離度を求めることができる

凍結防止剤に，塩化カルシウムＣａＣｌ２がよく使われます。どうしてでしょう。値段が安いことも理由の一つでしょう。でも，まだ理由がありそうです。 　塩化カルシウムは，次のように電離します。 　ＣａＣｌ２　→　Ｃａ２＋　＋　２Ｃｌ− 　つまり，１mol　の塩化カルシウムが完全に電離（解離）すると，３molのイオンが生じるのです。これは，同じ濃度であれば，分子性物質の３倍の凝固点降下度が期待できることを意味します。 　生活の中に，化学を見つけましたね。まだまだたくさん，化学が潜んでいます。それを，これから見つけていきましょう。