沸点

I

プロローグ

加熱により液体が気体になる(沸騰するという)ときの温度。沸騰点ともいう。液体は、一定の圧力のもとで一定の温度に達すると液体表面からの蒸発という穏やかなかたちで気化が進行する。これにくわえて液体内部でも気化がおこる。この現象が沸騰である。また、沸点は状態変化(→ 相転移)をするときの温度であるから、気体を冷やして液体になるときの温度(→ 凝縮)も沸点と同じ温度である。

II

沸点と圧力

水と水蒸気のように、同じ物質が熱平衡(→ 熱力学：平衡)に達すると、沸騰がおこる。そして、沸点は、液体内部に発生する蒸気圧(→ 蒸気)が、液体にくわわる大気圧(1013.25hPa)とひとしくなる温度である。なお、このときの蒸気圧を飽和蒸気圧という。

ふつう沸点は1気圧での温度をいうが、実際には大気圧の変動によって上昇または下降する。たとえば、1気圧での水の沸点は100°C(正確には99.974°C)だが、気圧をあげると沸点は上昇し、気圧をさげると100°C以下になる。また、大気圧が低くなる高山などでは、水は100°Cよりも低い温度で沸騰する。ちなみに、標高が1000m高くなれば約100hPa気圧が低くくなり、沸点は2.7°Cさがる。

沸点は物質の種類によってさまざまである。ヘリウムはもっとも沸点の低い物質で、1気圧下で約-268.934°Cである。もっとも沸点の高い物質はおそらくタングステンで、約5700°Cである。さまざまな元素や化合物について、1気圧における標準沸点が測定されている。

III

変化する沸点

単一の物質からなる液体の沸騰では、時間の経過に関係なく沸点は一定である。しかし、水とアルコールの混合液など、それぞれ沸点のことなる2種以上の液体をまぜあわせた場合は、気化によって液体の成分比が変化していくので、時間とともに沸点がかわる。

ただし、特定の成分比では、液体の組成比と蒸気の組成比がひとしくなるため、沸点が一定温度にたもたれる共沸(きょうふつ)の現象をしめす。たとえば水(沸点100°C)とエタノール(沸点78.32°C)の混合液は、エタノール濃度を96%ほどにすると共沸点78.15°Cの一定温度で沸騰をつづける。→分留の「共沸蒸留」：蒸留の「共沸混合物」

また、塩類などの不揮発性の物質をとかした液体は、本来の沸点以上の温度で沸騰がおこる。この現象を沸点上昇とよんでいる。