高校化学：デュマ法の補正と蒸気圧の扱い方を解説

デュマ法は気体のモル質量を求める実験法ですが、実際には液体の蒸気圧が影響するため補正が必要です。ここでは、なぜ押し出された空気の圧力と液体の蒸気圧を同じとして計算するのかを解説します。

1. デュマ法の基本原理

デュマ法では、密閉容器内で液体を加熱して気化させ、押し出された気体の体積や圧力、温度を測定します。この測定値から理想気体の状態方程式を用いてモル質量を計算します。

2. 蒸気圧の影響

液体が蒸発すると、その蒸気も容器内の圧力に寄与します。つまり押し出された気体には、元々の気体（空気）だけでなく、液体の蒸気も含まれています。正確にモル質量を求めるためには、この蒸気圧分を考慮する必要があります。

3. 圧力の補正方法

実験では、押し出された気体全体の圧力P_totalを測定します。ここには空気の圧力P_airと液体蒸気の圧力P_vaporが含まれるため、P_air = P_total – P_vapor と補正します。この補正により、気体の状態方程式PV = nRTに正しい気体圧を代入でき、モル質量計算が精密になります。

4. 理想気体の仮定と補正の妥当性

補正後の空気圧を用いることで、理想気体の近似が成立します。蒸気圧を無視すると、実際の圧力が高めに測定され、モル質量が過小評価される可能性があります。

まとめ

デュマ法の補正では、押し出された気体全体の圧力から液体蒸気の圧力を差し引いて空気圧として計算します。これにより理想気体の状態方程式を正確に適用でき、正しいモル質量の算出が可能となります。