医学部受験情報のポータルサイトです。圧力を一定に保って固体を加熱していくと、徐々に温度が上がっていく。ある程度温度が上がると温度が一定になります。これが融点ですが、融点では融解熱と加熱が釣り合うため温度が動きません。このグラフの左右を入れ替える。加熱ではなく冷却方向にグラフを見ると、冷却曲線になる。次項からは、この冷却曲線の一部である凝固点前後での温度変化について説明しようと思います。黒い楕円で囲んだ部分、凝固が始まる部分から全て凝固し終わるまでの所を拡大すると、下図のようになります。凝固が始まって温度一定になるはずの所が、少し変わった形をしていますね。凝固点を過ぎても一定温度にならず、温度がどんどん下がっていってしまっています。このように、凝固点を通り過ぎて温度が凝固点以下になった状態を過冷却と言います。すると温度が急上昇して、凝固点まで戻り、温度一定になります。この温度の急上昇はなぜ起こるのかというと、凝固熱が生じるためです。溶液の冷却曲線はどうなるでしょう。溶液では少しグラフが複雑になります。それは凝固点降下という現象のせいです。そのグラフを説明する前に凝固点降下についてかるく説明しようと思ます。凝固点では、凝固速度と融解速度が釣り合った固液平衡という状態になっています。(沸点と同じ考え方です)左図のように溶解と凝固の速度が釣り合っている状態が固液平衡です。温度を下げようと周囲から冷却をしても、すぐに凝固熱が生じて温度が上昇します。その繰り返しで温度が一定に保たれるのです。純溶媒が固液平衡になっているところに溶液に溶質を溶かすとどうなるでしょうか。溶質は凝固しませんので、液体側は溶質が存在する分だけ凝固速度が遅くなります。すると融解が優勢になって融解熱によって周りの温度が低下します。して温度が低下すると、融解速度が低下して(融解速度は温度が高いほど大きい。温度が下がると融解速度は小さくなる。)新しい固液平衡になります。溶液の凝固点は溶媒の凝固点より低くなるのです。これが凝固点降下の原理です。氷に食塩を掛けると温度が下がりますが、それは、固液平衡がこのように崩れて新しい平衡になっていく途中で起こる現象だったのです。)また、凝固点がどれくらい下がるかは、溶液の濃度に関係します。濃度が高いほど凝固点は低くなるのです。水溶液を冷却した時の冷却曲線は下図のようになります。過冷却から凝固が始まってからも徐々に温度が下がっているところに目を引かれますよね。(1)これはなぜ徐々に下がっているのかというと、これは溶媒から先に凝固していくためです。そのため、溶液の濃度が徐々に高くなっていき、それに合わせて凝固点も徐々に下がっているのです。それでは、この溶液の凝固点はどこを見ればいいのでしょうか。答えは、1の斜線を左に延長してグラフと交わった点(2)の温度です。この温度を凝固点とします。ここなのかというと、過冷却が起こらなかったときは、ここから凝固が始まるからです。過冷却が無かったと仮定した場合の凝固点という事ですね。冷却を進めていくと、溶媒のときと同じように温度が変化しなくなる点に達します。(3)これは、飽和濃度に達した瞬間で、ここから先は溶質も一緒に析出して来て濃度が変化しませんので、冷却曲線は冷却時間の軸と平行になります。純溶媒と溶液の冷却曲線を同じグラフ上に描いてみると下図のようになります。質量モル濃度)と表されます。単純に溶質の質量モル濃度ではなく、電離して生じるイオンや会合して生じる二量体などの粒子の濃度です。モル凝固点降下と言って、溶媒に固有の値です。次は問題を解いてみましょう。問題MgCl2を水に溶かして水溶液にする。するとき、この水溶液の凝固点降下の大きさを求めなさい。水中で完全に電離しているものとする。水中で次のように電離する。