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ドルトンの分圧の法則とは?

どるとんのぶんあつのほうそく

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ドルトンの分圧の法則とは、混合気体の全圧は各成分気体が単独で占めたときの圧力(分圧)の総和に等しいというダルトンの法則です。

ドルトンの分圧の法則(ダルトンの法則)は、19世紀初頭にイギリス化学ジョン・ドルトン(ダルトン)が提唱した法則で、互いに反応しない複数気体を混合したとき、全体の圧力はそれぞれの気体の分圧の合計に等しいことを示しています。

式で表すと P全 = P₁ + P₂ + P₃ + … となります。分圧とは、ある成分気体が混合気体と同じ体積・温度でそれ単独で存在した場合に示す圧力のことです。モル分率を使うと Pᵢ = xᵢ × P全(xᵢ はi成分のモル分率)とも表せます。

この法則が成立する背景には、理想気体の分子同士が互いに相互作用をしない(引力・斥力が無視できる)という仮定があります。実在気体では高圧・低温の条件下でずれが生じますが、常温・常圧付近では十分な近似として成立します。

分圧の法則は次のような場面で重要です。

  • 大気組成の理解(窒素・酸素・アルゴン・二酸化炭素などの分圧)
  • 潜水・高地での酸素分圧計算(高山病や潜水病の理解)
  • 化学反応での気体平衡(平衡定数Kpの計算)
  • 蒸発・飽和水蒸気圧と湿度の関係

原子論を提唱したドルトンの業績のひとつであり、化学・物理・工学の広い分野で応用される基礎法則です。

使い方・例文

大気中の酸素分圧は全気圧の約21%で、高山では気圧が下がると酸素分圧も低下するため、高山病の原因になります。これはドルトンの分圧の法則で説明できます。

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