混合気体と平均分子量

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混合気体と平均分子量

混合気体とは、様々な気体が含まれている気体である。それぞれ各成分気体の分子量にモル分率を掛け、全てを足すと混合気体の平均分子量を求めることができる。

気体Aのモル数をnA、分子量をMAとし、気体Bのモル数をnB、分子量をMBとすると次の式が立てられる。

平均分子量M = MA × nA / (nA + nB)  + MB × nB / (nA + nB

モル分率

混合気体の物質量に対する各成分気体の物質量をモル分率と呼ぶ。分圧を求めたい気体の物質量÷全体の物質量で求めることができる。例えば、気体Aと気体Bの混合気体があったとき、モル分率は次のように求められる(nA=気体Aのモル数、nB=気体Bのモル数)。

気体Aのモル分率 = nA / (nA + nB)
気体Bのモル分率 = nB / (nA + nB)

また、同温同圧では、物質量の比=体積の比となる。そのため、モル分率は各成分気体の体積の割合によっても求めることができる。つまり体積分率=モル分率となる。

例題

窒素(分子量28)と酸素(分子量32)が物質量の比で3:1の混合気体の平均分子量はいくらか。

平均分子量M = 28×3/4 + 32×1/4 = 29

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