令和3年度 問28 化学プロセス
図 1 は、低沸点成分（添字 1）であるエタノールと、高沸点成分（添字 2）である水の 2 成分系溶液の低沸点成分のモル分率 \(x\) に対する活量係数 \(\gamma_1, \gamma_2\) を示している。また、図 2 は 5 種の二成分系溶液について、低沸点成分の沸点温度での各成分の蒸気分圧 \(p_1, p_2\) を示している。1～5 の中で、エタノール／水系の蒸気分圧と考えられるものはどれか。
①
②
③
④
⑤
正答
③
活量係数は、実在溶液の挙動が理想溶液からどの程度離れているかを表す指標です。理想溶液ではラウールの法則が成り立ちますが、実在溶液ではこの法則からの差が生じます。この差を表現するのが活量係数です。理想溶液では活量係数が 1 になります。
今回の場合、エタノールと水は全て \(\gamma\) が 0 以上の値です。理想溶液よりも蒸気分圧が高くなります。
エタノールと水どちらも \(\gamma\) の値は直線的ではなく曲線的な変化を示しています。また \(x = 0\)（水のみ）に近いとき、\(\gamma_1\)（エタノールの活量係数）は約 5 です。\(x = 1\)（エタノールのみ）に近いとき、\(\gamma_2\)（水の活量係数）は約 2.5 です。\(x = 0\) における \(p_2\) の値より \(x = 1\) における \(p_1\) の値が 2 倍程度になるよう変化すると考えられます。
上記 2 点を考えると、最も近いグラフは 3 番です。