質問: ガス濃度の体積比(ppm)について 濃度1.0mg/mlのベンゼンを10μリットル使用して、1リットルの気化びんで作成した標準ガスの濃度を体積比(ppm)にて求めよ。なお、気化びんは減圧状態で使用し、添加後常圧とする。この時の室温は25°Cして考えよ。 上記設問、学生時に勉強したpv=nrtの式を用いながら算出するとは思うのですが、そこまでで完全に止まってしまいました。これから勉強する人間に教えるつもりでご教授して頂ければと思います。宜しくお願い致します
回答: 1.0mg/mlのベンゼン溶液10μlを採取して気化びんに導入してベンゼンを気化させます。 この気化したベンゼンの体積が気化びんの容量(1l)に対してどの程度であるかを求める問題です。 質問者様のpv=nrtを用いて気化したベンゼンの体積を求めるという考えで間違いありません。 問題文より、p=常圧=1atm、r=気体定数=0.082l・atm/k・mol、t=25°C=298k、がわかっていますので、n=ベンゼンのモル数、を求めれば、pv=nrtに代入して気化したベンゼンの体積を求めることができます。 では実際に計算してみます。 1.0mg/mlのベンゼン溶液10μl(=10*10^-3ml)中のベンゼンの量を求めます。 1.0*(10*10^-3)=1.0*10^-2 mg=1.0*10^-5 g これをモル数に変換します。ベンゼンの分子量は78(g/mol)ですから、 (1.0*10^-5)/78=(1.0/78)*10^-5 mol これを、式pv=nrtを用いて体積(l)に変換します。 1*v=(1.0/78)*10^-5*0.082*298 v=3.1*10^-6 l 1lの気化びんの中に3.1*10^-6l存在するので、その濃度(割合)は、 (3.1*10^-6)/1=3.1*10^-6 となり、単位をppm(百万分率)にしないといけませんので、 (3.1*10^-6)*10^6=3.1 ppm となります。