気体の分圧計算機（ドルトンの分圧の法則）
混合気体の全圧と各成分のモル分率（またはモル数）から、ドルトンの分圧の法則 P_i = x_i × P_total を使って各成分の分圧を計算します。
分圧計算とドルトンの分圧の法則とは
分圧計算とは、複数の気体が混ざり合った混合気体において、各成分気体がそれぞれ単独で及ぼしている圧力（分圧）を求めることです。イギリスの化学者ジョン・ドルトンが提唱したドルトンの分圧の法則では、混合気体の全圧はすべての成分の分圧の合計に等しく、各成分の分圧はその成分のモル分率に全圧を掛けた値（P_i = x_i × P_total）で表されます。空気のような身近な混合気体から、ダイビングの呼吸ガスまで、成分ごとの圧力を知りたい場面は少なくありません。
このツールでは、全圧と各成分の割合を入力するだけで、ドルトンの分圧の法則に基づいて各成分の分圧を自動計算します。割合の入力はモル分率とモル数のどちらでも選べ、モル分率の合計が1からずれていても比率を保ったまま正規化して計算するため、細かい端数調整に悩む必要はありません。計算はすべてブラウザ内で完結し、入力した数値が外部に送信されることはありません。
分圧計算の使い方
- 入力方法を選ぶ モル分率が分かっている場合は「モル分率で入力」、各成分の物質量（モル数）が分かっている場合は「モル数で入力」を選びます。
- 全圧を入力する 混合気体全体の圧力（P_total）を入力します。単位はatm・kPa・Torrなど、結果に使いたい単位に統一してください。
- 各成分の値を入力する 成分ごとにモル分率またはモル数を入力します。成分は2〜5種類まで「成分を追加」ボタンで増減できます。
- 各成分の分圧を確認する 入力と同時に各成分のモル分率と分圧が表示されます。「分圧の合計（検算）」が全圧と一致していれば計算に誤りがないことが確認できます。
使いこなすためのヒント
- モル数モードでは各成分のモル数を入力するだけで、モル分率は自動計算され合計が必ず1になります。
- モル分率モードで合計が1からずれている場合、比率を保ったまま自動的に正規化されるため、多少の入力誤差は気にせず利用できます。
- 成分は2〜5種類まで追加・削除できます。空気の主成分（窒素・酸素・アルゴン・二酸化炭素）を例に試してみてください。
- 単一の気体の圧力・体積・温度・物質量の関係を調べたい場合は、姉妹ツールの気体の状態方程式計算機（PV=nRT）が便利です。
分圧計算が役立つ場面
空気の組成から酸素分圧を求める
窒素・酸素・アルゴン・二酸化炭素のモル分率と気圧（全圧）から、それぞれの分圧を一度に確認できます。高地や高山病の議論で酸素分圧が話題になる場面の下調べに向いています。
スキューバダイビングの呼吸ガス管理
水深による全圧の変化と、ナイトロックス等の混合ガスのモル分率から酸素分圧・窒素分圧を試算し、酸素中毒や減圧症のリスクを考える際の参考にできます。
化学実験での混合気体の圧力配分の確認
複数の気体を同じ容器に封入する実験で、仕込んだ物質量（モル数）から各成分がどれだけの圧力を分担しているかを事前に見積もれます。
気体の状態方程式との組み合わせ
単一成分の圧力・体積・温度・物質量の関係を先に求めたい場合は、姉妹ツールの気体の状態方程式計算機（PV=nRT）で成分ごとのモル数を求めてから、このツールで分圧に変換する使い方もできます。
飽和水蒸気圧との比較
湿った気体を扱う場合、水蒸気の分圧が飽和水蒸気圧計算機で求めた値を超えないかを確認すると、結露や過飽和が起きていないかの目安になります。
分圧計算の関連用語
- 分圧
- 混合気体の中で、ある1つの成分気体が単独でその容器を占有していたと仮定したときに示す圧力のこと。ドルトンの分圧の法則により、成分のモル分率に全圧を掛けた値（P_i = x_i × P_total）で求められます。
- モル分率
- 混合気体全体の物質量（モル数）に対する、ある成分気体の物質量の割合のこと。0〜1の値をとり、すべての成分のモル分率を合計すると必ず1になります。
- ドルトンの分圧の法則
- 混合気体の全圧は、各成分気体の分圧を単純に合計した値に等しいという法則です。1801年にイギリスの化学者ジョン・ドルトンが提唱しました。
- 全圧
- 複数の気体が混ざり合った混合気体全体が容器の壁に及ぼす圧力のこと。各成分の分圧をすべて足し合わせた値と一致します。
- 水上置換法
- 発生させた気体を水を満たした容器の中に導き、水を押し出すことで気体を捕集する実験手法のこと。捕集した気体には水蒸気が混ざるため、正確な気体の分圧を求めるには全圧から水蒸気の分圧（飽和水蒸気圧）を差し引く必要があります。
- 理想気体
- 分子間力や分子自身の体積を無視できると仮定した仮想的な気体のこと。ドルトンの分圧の法則や気体の状態方程式（PV=nRT）は、この理想気体の振る舞いを前提とした関係式です。
よくある質問
余談ですが ― 分圧の考え方が命に関わる場面
ドルトンの分圧の法則は、原子論で知られるイギリスの化学者ジョン・ドルトンが1801年に提唱した法則です。ドルトンはもともと気象学に強い関心を持ち、大気中の水蒸気や気体の振る舞いを研究する過程で、複数の気体が混ざり合っていても、それぞれの気体は互いに独立して振る舞い、混合気体の全圧は各成分の分圧の単純な合計になることを見出しました。
私たちが呼吸している空気も、窒素（約78%）・酸素（約21%）・アルゴン（約0.93%）・二酸化炭素（約0.04%）などが混ざり合った混合気体です。地表付近の気圧を1気圧とすると、酸素の分圧はおよそ0.21気圧となり、この分圧の大きさが呼吸によって血液中に酸素が取り込まれる効率を左右しています。
分圧の考え方は医療やスポーツの現場でも欠かせません。高山病は標高が上がるにつれて全圧（気圧）が下がり、酸素分圧が低下することで発生し、スキューバダイビングでは水深が増すほど全圧が上がるため、空気中の窒素分圧が上昇し血液中に溶け込みやすくなることが減圧症（潜水病）の原因になります。分圧を正しく理解することは、単なる化学の計算にとどまらず身体の安全にも直結しています。