主な相違点 – 分圧と蒸気圧の比較

圧力とは、ある物質が他の物質の単位面積に加える力のことです。

物質に関係する圧力には、分圧と蒸気圧があります。

分圧と蒸気圧の主な違いは、分圧が混合気体中の個々の気体が及ぼす圧力であるのに対し、蒸気圧は凝縮した形と平衡状態にある蒸気が及ぼす圧力である点です。

分圧って何？

分圧という概念は、科学者ジョン・ダルトンによって初めて提唱されました。

分圧とは、混合気体中の個々の気体が与える圧力と定義されています。

そして、その混合気体の全圧は、すべての気体の分圧の和になります。

したがって、ある気体の分圧は、常にその系の全圧より低い値となる。

たとえば、大気圧は、大気中に存在するすべての気体の分圧の合計です。

分圧は次のように計算されます。

Xという気体を考えた場合。

Xの分圧＝Xのモル分率 ⑭全圧

となり、気体の分圧は、その気体のモル分率に比例する。

図01: 水素(H2)とヘリウム(He)の混合気体の分圧。

蒸気圧とは？

蒸気圧とは、凝縮した形（液相または固相）と平衡状態にある蒸気が発揮する圧力のことです。

ただし、蒸気圧を考える場合、蒸気が存在する系は温度が一定の閉鎖系である必要がある。

蒸気圧は、液体の分子（または固体）が閉鎖系の空気に逃げることによって発生する。

蒸気圧は液体分子の逃げ出しに関係するため、低温で蒸気圧の高い物質を揮発性化合物と呼ぶ。

蒸気が発生することを気化という。

気化は物質の液相と固相のどちらからも起こりうる。

蒸気圧は系の温度変化により変化する。

温度を上げると、液体分子が液面から逃げ出す速度が速くなる。

これは、液体分子のキネシス（運動エネルギー）が増加するために起こる。

したがって、蒸気圧もそれにつれて上昇する。

図02: 蒸気圧と温度の関係

蒸気圧が系内の外圧と等しくなると、液体は沸騰する。

蒸気圧に影響を与える要因について

分子の種類

固体や液体が構成する分子は、系の蒸気圧に影響を与えます。

たとえば、分子間の相互作用が強ければ、分子が逃げにくいので蒸気圧は低くなる。

温度

系の温度が高ければ蒸気圧も高くなり、温度が低ければ蒸気圧は低くなります。

表面積

蒸気圧に表面積の影響はありません。

分圧と蒸気圧の違い

定義

分圧。

混合気体中の個々の気体から発生する圧力を分圧という。

蒸気圧。

蒸気圧は、蒸気が凝縮した形（液体または固体）に及ぼす圧力です。

物理的状態

分圧。

分圧は気体相にのみ関係する。

蒸気圧。

蒸気圧は、固相と液相に関係する。

ボリューム

分圧。

同じ体積に存在する気体について、分圧を計算する。

蒸気圧。

蒸気圧は、系の体積や固体・液体の表面積には依存しない。

モル分率

分圧: 分圧を計算するとき、特定の気体のモル分率を考慮する。

蒸気圧：蒸気圧では、溶質分子がその系で蒸気を形成するため、溶質のモル分率が考慮される。

結論

分圧と蒸気圧は、気体成分が含まれる系に対して及ぼす力を表す用語です。

分圧と蒸気圧の主な違いは、分圧が混合気体中の個々の気体の圧力であるのに対し、蒸気圧は凝縮した形と平衡状態にある蒸気の圧力であることである。