ドライアイスが気化すると何倍か（体積）ドライアイス1kgの体積や密度は？【状態変化：二酸化炭素】

スーパーなどで冷凍食品やアイスなどを購入した際に「ドライアイス」はほぼつけてもらえることが多く、このおかげで製品が溶けずに済んでいますよね、

このように日常生活に欠かせなくなっているドライアイスですが、扱い方を間違えると危険になることもあるその性質についてよく理解しておくといいです。

中でもここでは、ドライアイスの性質として重要な「ドライアイスの化学式・成分・分子量」「ドライアイスが気化すると何倍か（体積）」「ドライアイス1kgの体積や密度」について解説していきます。

ドライアイスの成分・化学式・分子量は？

ドライアイスが気体になると体積が何倍に膨張するのかについて確認する前に、そもそもドライアイスの成分について知っておく必要があります。

ドライアイスの成分は二酸化炭素そのものであり、化学式ではCO2と表記できます。

なおドライアイスの分子量は二酸化炭素（CO2）より12 + 16×2 =44となります。

なおドライアイスが固体から直接気体（二酸化炭素）に状態変化することを昇華と呼びます。

なぜ直接、固体から気体に変化するのかを疑問に思う人もいると思いますが、これは状態図とよばれる温度、圧力、各状態の変化（固体。液体、気体）によって説明できるのです。

この状態図は物質によって固有のものであり、二酸化炭素（ドライアイス）では以下のような図となります。

常温、常圧付近では固体（ドライアイス）と機体（二酸化炭素）を行き来する境目があることからドライアイスは直接気体に状態変化することがわかるでしょう。

この時圧力や温度を操作し、液体との境目を行き来するような状態にすれば液体にすることも可能です。

標準状態においてドライアイスが気化すると何倍（体積）になるかについて問われることもよくありますので、理解しておくといいです。

ドライアイスの密度はおおよそ1.6g/cm3として求めてみましょう。

この時計算しやすいように1molのドライアイス、二酸化炭素の各々の体積を考えて比較するといいです。

標準状態のため、二酸化炭素（機体）の1molの体積は22.4L（22400ml＝22400cm3）となります。

一方で、ドライアイスの密度が約1.6g/cm3となることと、二酸化炭素の分子量は44（C２なので12+16×2）となることから、44 ÷ 16 = 27.5cm3がドライアイス1モルの体積となるのです。

予ってドライアイスが気体（二酸化炭素）になるときには

・22400 ÷ 27.5 = 約815と815倍ほどに体積膨張するのです。

なおドライアイスの密度の数値を厳密に1.565と有効数字を増やすと、二酸化炭素1モルの体積が44 ÷ 1.565 = 約28.12となるので、22400 ÷ 28.12 = 約797 と、気体になった場合の体積変化は約750倍程度となると覚えておくといいです。

そのためドライアイスをペットボトルなどの密閉容器に誤って入れてしまった場合には、中の圧力に容器が耐え切れず破裂することもあるので十分に注意してください。

なお上の逆の操作の問題として、ドライアイスの密度を求めることもありますので、上を理解しておくといいです。

それではドライアイスが気体になったら体積が何倍になるのかではなく、元が1kgのドライアイスが気化した場合の体積についても確認していきます。

上の計算によりドライアイスが気体に状態変化しますと約体積が800倍に膨張することを用います。

ここで、ドライアイス1kgのそもそもの体積は密度で割れば計算でき、 1kg=1000gの関係を用いると

1000 ÷ 1.565 = 639cm3 程度

と計算できます。これが気体になると、

639 × 800 = 約511182cm3 = 約51L

と非常に大きい体積に膨張することがわかるのです。

いずれにせよドライアイスは非常に低温かつ気体に状態変化した際の体積の膨張が激しいので扱いには気を付けるといいです。

ここでは、ドライアイスの化学式や成分・分子量は？ドライアイスが気体になると体積が何倍になるのか？ドライアイス1kgの体積や密度は？について確認しました。

ドライアイスは使用する機会も多いのでその扱いには気を付けるといいです。

ドライアイスを始めとした様々な知識を身に着け、日々の生活に役立てていきましょう。