主な違い – 昇華と蒸発の違い

昇華と蒸発は、物質の相転移を表す用語です。

物質の相とは、物質の性質がどこでも一様であるような物質の形態のことである。

物質の相には、主に固相、液相、気相の3つがあります。

相転移とは、物質の相をある相から別の相に変換することです。

昇華は、物質が固相から気相に変化することである。

蒸発は、物質が液相から気相に移行することである。

これが昇華と蒸発の大きな違いです。

昇華とは

昇華とは、固相が気相に相転移することです。

この相転移の際、物質は液相を経由しない。

固体が直接気体になる。

この反応は、分子間の化学結合を分解して空気中に放出する必要があるため、吸熱反応となります。

化学結合が形成されるとエネルギーが放出されるので、それを壊すためにエネルギーを与える必要がある。

したがって、吸熱反応です。

このエネルギーは昇華のエンタルピーとして計算される。

昇華は物質の三重点以下の温度と圧力で起こる。

物質の三重点とは、その物質が三相（固相、液相、気相）のすべてで存在する温度と圧力のことである。

三重点以下では、固体の水は昇華し、温度の上昇とともに直接気体に変化し、液相を経由することはない。

図1: ドライアイスの昇華

昇華の例としては、ドライアイスが常温常圧で気体の二酸化炭素になることが挙げられる。

ナフタレンは常温常圧で昇華しやすい有機化合物です。

蒸発とは

蒸発とは、液相が気相に移行することです。

これは吸熱過程です。

液体に含まれる分子間の力を分解して、蒸気にする必要があります。

この反応にはエネルギーが必要である。

従って、吸熱反応です。

これは凝縮の逆の反応です。

蒸発は温度に直接関係します。

温度が上がれば、蒸発速度も上がります。

図2: 表面からの水の蒸発

液体の蒸発は、液体の表面で起こります。

液体の表面付近の分子は、液体の中や底にある分子と比較して、分子間力の量が少ない。

そのため、表面の分子は容易に放出されることができる。

これらの分子は、最初に気体相に変換される。

蒸発の速度に影響を与える要因はいくつかある。

これらの要因のいくつかを以下に挙げる。

• 空気中の物質の濃度 – 空気中の蒸発物質の濃度が高い場合、蒸発はゆっくりと行われます。
• 空気の流量：流量が多いほど蒸発量は多くなります。
• 分子間力 – 分子間力が強ければ、蒸発のエンタルピーは高くなります。その場合、蒸発は遅くなります。
• 表面積 – 表面積が大きいと、蒸発量が多くなります。

昇華と蒸発の類似性

• 昇華と蒸発はどちらも最後に気体を発生させる。
• どちらも吸熱性である
• どちらの過程でも、分子を放出するために分子間力が破壊される。

昇華と蒸発の違い

定義

昇華。

昇華とは、固相が気相に変化することである。

蒸発。

液相が気相に変化すること。

初期段階

昇華。

昇華の初期相は固相です。

蒸発。

蒸発の初期段階は液相です。

エンタルピー

昇華のこと。

昇華のエンタルピーは、昇華が起こるために必要なエネルギー量を示す。

蒸発。

蒸発のエンタルピーは、蒸発が起こるために必要なエネルギー量を 示す。

結論

昇華と蒸発は、物質の相転移を表す用語です。

どちらも物質が気相に変換される過程を表しているが、用語は互いに異なっている。

昇華と蒸発の主な違いは、昇華が固体から気体への相転移であるのに対し、蒸発は液体から気体への相転移であることです。