主な違い – 揮発性物質と不揮発性物質
物質は揮発性によって、揮発性物質と不揮発性物質の2つに分類される。
揮発性とは、液相から気相に移行する能力のことで、液相から気相に移行しやすい物質は揮発性物質、気相から気相に移行しにくい物質は不揮発性物質と呼ばれます。
また、昇華により固相から直接気相に変化する物質も揮発性物質とみなされる。
揮発性物質と不揮発性物質の主な違いは、揮発性物質が気相に移行しやすいのに対し、不揮発性物質は気相に移行しにくいことである。
この記事では
1. What is Volatility
2. What are Volatile Substances
– Definition, Properties, Characteristics, Examples
3. What are Nonvolatile Substances
– Definition, Properties, Characteristics, Examples
4. What is the difference between Volatile and Nonvolatile Substances
ボラティリティとは
揮発性とは、物質の蒸気圧と直接関係する。
蒸気圧とは、物質が気体相に移行した後の圧力です。
また、揮発性は沸点と密接な関係があります。
沸点が低い物質は揮発性が高く、蒸気圧も高くなる。
物質の揮発性は、分子間力の強さに影響される。
例えば、水は室温では揮発しにくく、蒸発させるためには加熱が必要である。
これは、分子間に水素結合があるためです。
水素結合がはるかに強いため、水は沸点が高く、揮発性が比較的低い。
一方、ヘキサンのような無極性有機溶媒は、ファンデルワールス力が弱いため、容易に揮発する。
したがって、沸点も低い。
揮発性には分子量も関係する。
分子量の大きい物質は揮発しにくく、分子量の小さい化合物は揮発しやすい。
揮発性物質って何？
揮発性物質とは、気相に移行する能力が高い物質です。
分子間相互作用が弱いため、容易に気相に移行することができる。
また、蒸気圧が高く、沸点が低い。
ほとんどの有機化合物は揮発性です。
蒸留やロータリーエバポレーターを用いれば、少量の熱で簡単に分離することができる。
ほとんどの有機化合物は室温で空気に触れると蒸発する。
これは分子間力が弱いからです。
アセトンを例にとって考えてみよう。
アセトン（CH3COCH3）は、揮発性の高い化合物で、空気に触れると容易に蒸発し切ってしまう。
時計皿に少量のアセトンを注いでしばらくおくと、最上層のアセトン分子が他の分子から容易に離脱し、気相に変化していく。
すると、次の層が露出し、最終的には残ったアセトン分子がすべて気相に変化する。
私たちが日常的に使っている製品の多くには、揮発性物質が含まれている。
例えば、化石燃料、塗料、コーティング剤、香水、エアゾールなどです。
これらは健康に多少なりとも害を及ぼします。
有機揮発性化合物は大気中に留まり、吸入することで私たちの体内に入ることができます。
これらの化合物は、慢性的な暴露により有害な影響を与える可能性があります。
また、地球温暖化やオゾン層破壊などの環境破壊を引き起こす可能性があります。
図1：揮発性物質の一例である香水
不揮発性物質とは？
容易に蒸気にならない化合物を不揮発性化合物という。
これは主に、分子間力が強いためです。
このような化合物に共通する特徴は、蒸気圧が低く、沸点が高いことである。
溶媒中に溶質が存在すると、その溶媒が蒸発する能力は低くなる。
しかし、蒸発後、不揮発性溶質は揮発性溶媒の蒸気相に現れない。
不揮発性の液体にはいくつかある。
沸点が100℃の水は、不揮発性液体の好例です。
先に述べたように、これは水分子の間に強い水素結合が存在するためです。
水銀もまた、不揮発性の液体です。
水銀は、常温で液体である唯一の金属です。
金属結合を持ち、電子の海に埋もれた金属水銀イオンは容易に蒸発することができず、沸点が非常に高く、蒸気圧も低い。
揮発性物質と不揮発性物質の違い
定義
揮発性物質。
揮発性物質：容易に気相に移行する物質。
不揮発性物質。
不揮発性物質：気相に容易に移行しない物質。
蒸気圧
揮発性の物質。
揮発性物質は、比較的高い蒸気圧を持つ。
不揮発性物質。
不揮発性物質は、比較的低い蒸気圧を持つ。
沸点
揮発性物質。
揮発性物質の沸点は、比較的低い。
不揮発性物質。
不揮発性物質の沸点は、比較的高い。
分子間引力
揮発性物質。
分子間相互作用が弱い。
不揮発性物質。
分子間相互作用が強い。
結論
揮発性化合物は、容易に気相に送ることができる。
通常、揮発性物質の沸点は100 Ⅾ以下です。
これに対し、不揮発性化合物は気相に移行しにくく、沸点もかなり高い。
また、揮発性化合物は不揮発性化合物に比べて蒸気圧が高い。
また、揮発性化合物はファンデルワールス力のような分子間力が弱い。
揮発性化合物の多くは非極性有機化合物です。
そのため、分子間引力が強くない。
不揮発性化合物はほとんどが極性化合物であり、分子間の相互作用が強くなる。
これが揮発性物質と不揮発性物質の違いです。
参考までに
1. “Helmenstine, Anne Marie. “Here’s What Volatile Means in Chemistry”. About.com Education. N.p., 17 Feb. 2017. Web. 21 Feb. 2017.
2. “蒸気圧”. Department of Chemistry. パデュー大学、n.d. Web. 21 Feb. 2017.
3. “揮発性有機化合物（VOC）”. Enviropedia. N.p., n.d. Web. 21 Feb. 2017.
4. “Helmenstine, Anne Marie. “Understand What Nonvolatile Means in Chemistry”. About.com Education. N.p., 14 Oct. 2016. Web. 21 Feb. 2017.
