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化学概論

学習目標

  • 昇華のプロセスについて説明する。

Key Points

    • 昇華とは、固体が蒸発して気体になる吸熱性の相転移である。
    • 昇華する固体は蒸気圧が高いため、融点に達する前でも加熱することで実質的な気化が起こります。
    • 昇華のエンタルピー(昇華熱ともいう)は、融解のエンタルピーと気化のエンタルピーの和として計算できます。

用語

  • 析出気体が中間の液相を経ずに固体に変化する相転移。
  • 三重点熱力学において、物質の三重点とは、三相(気体、液体、固体)が熱力学的に平衡状態で共存する温度と圧力のことである。
  • 昇華中間的な液相を経ずに、固体から気体に直接変化する過程。 固体から気体へ

    昇華とは、中間の液相を経由せずに、固相から気相へと直接変化するプロセスです。

    ある温度において、ほとんどの化合物や元素は、異なる圧力で3つの異なる物質の状態のうちの1つを持つことができます。

    ある温度では、ほとんどの化合物や元素は、異なる圧力で3つの異なる物質状態のいずれかを持つことができる。 しかし、三重点以下の温度では、圧力を下げることで固体から気体へと直接相転移する。

    純粋な物質の相図その物質の三重点に注目してみましょう。

    炭素やヒ素のように、蒸発よりも昇華の方がはるかに簡単な物質もあります。 これは、彼らの三重点の圧力が非常に高く、液体として入手することが難しいからです。

    固体は蒸気圧が高いため、加熱すると融点に達する前でもかなりの量が直接気化します。

    昇華の過程ではさらにエネルギーを必要とするため、吸熱変化となります。

    昇華の過程は追加のエネルギーを必要とするため、吸熱変化となります。昇華のエンタルピー(昇華熱ともいう)は、融解のエンタルピーと気化のエンタルピーの合計として計算することができます。

    昇華の逆の過程は沈着(気体から固体)です。 例えば、固体のヨウ素(I2)は、100℃前後の温度で簡単に昇華します。 乾燥した寒冷地では雪が蒸発しやすいことからもわかるように、氷でも凝固点付近では蒸気圧が測定可能である。 固体の中には、融解する前に蒸気圧が液体の蒸気圧を追い越すものもある。

    ドライアイス固体の二酸化炭素(「ドライアイス」と呼ばれる)は空気中に昇華します。

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