1．純物質と混合物
■純物質
1種類の物質のこと。
水、酸素、二酸化炭素、鉄、エタノールなど。
■混合物
2種類以上の物質が混ざったもの。
例として
・水溶液・・・水と溶質の混合物。
・空気 ・・・窒素と酸素とその他の気体の混合物。
・合金 ・・・2種類の金属を混ぜ合わせたもの。
・石油 ・・・ガソリン、灯油、軽油などの混合物。
・みりん・・・水とエタノールの混合物。
2．蒸留
→【状態変化】←でも解説していますが
純物質を加熱すると状態変化が起こったとき温度が上がらなくなります。
例えば水やエタノールの液体を加熱すると。
水は沸点が100℃、エタノールは沸点が78℃。
その温度の変化は↓のようなグラフになります。
このように純物質を加熱すると
融点や沸点に達したとき
状態変化が終わるまで温度は上がりません。
では混合物を加熱したときを考えます。
ここで水とエタノールの混合物の加熱を考えます。
以下のような装置を使います。
枝付きフラスコの中に水とエタノールの混合物を入れて加熱します。
やがて水またはエタノールが沸騰します。(↓の図)
沸騰によって水やエタノールは液体から気体になります。
この気体はゴム管を通って右側の試験管にやってきます。
ビーカーには氷水が入っていますので試験管の温度は低いです。
やってきた気体は冷やされて液体にもどります。
つまり
・枝付きフラスコの中で液体を気体に
・試験管の中で気体を液体に
変化させています。
水とエタノールの混合物を加熱した場合、
エタノールの沸点の方が78℃と低いので先に沸騰します。
試験管にはエタノールが中心に集まります。
その後加熱を続けると水が沸騰し
試験管には水が中心に集まります。
このようにすると水とエタノールを大まかに分けることが可能です。
沸点の違いを利用し混合物を分離するこの実験方法を蒸留と呼びます。
■蒸留
沸点の違いを利用して混合物を分離する方法。
※原油からガソリンや灯油を取り出すのに使われている。
3．蒸留のグラフ
先ほどの装置の温度計で
温度の変化を測定すると↓のようなグラフになります。
純物質の場合とはちがい温度が一定になることがありません。
まずエタノールが沸騰。
同時に水が少しずつ蒸発しています。
試験管にはエタノールと少量の水が集まることになります。
※純粋なエタノールが集まるわけではない！
本当にエタノールが集まっているかは
・特有のにおいがあるか(消毒薬やお酒のにおい)
・火を近づけて燃えるかどうか
を確かめればよいです。
その後水が沸騰。
同時に残っていたエタノールが沸騰し続けています。
試験管には水と少量のエタノールが集まることになります。
※純粋な水が集まるわけではない！
このように蒸留では
混合物を“完全に”分離できるわけではないことを覚えておきましょう。
※蒸留を何度も繰り返し純度を高めることはできます。
4．蒸留の実験の注意点
①液体に沸騰石を入れて加熱する。
→液体の急な沸騰(突沸ともいう)を防ぐため。
※沸騰石として使えるのはレンガのかけらや素焼きのかけらなど。
②温度計の球部(液だめ)は枝付きフラスコの枝の付け根に設置。
→沸騰で生じた気体の温度を測定するため。
③加熱をやめる前に試験管からガラス管を抜いておく。
→試験管内の液体が逆流して枝付きフラスコが割れるのを防ぐため。
以上の記述問題はよく出ます！
しっかり覚えてね！
■このページのポイント
・純物質は状態変化のとき温度が上がらなくなる。
・混合物では温度が一定になるときがない。
・蒸留は沸点の違いを利用している。
・蒸留は完全に液体を分離することはできない。
・エタノールは特有のにおいがあり燃えやすい。
