今日から化学ＩＩ の内容に入ります。化学ＩＩ の教科書では，最初は化学結合の内容になっています。化学結合は，１年生で学んでいますね。授業では扱いませんが，自信のない人は復習しておいてください。今日から勉強する内容は，物質の状態変化です。 　つい最近（４月１５日），南極で大きな氷山が岬に衝突したそうですね。なんと東京都の１．５倍の面積の氷山です。「Ｂ１５Ａ」という名前まで付いています。この氷山が，南極大陸から突き出た全長約１００ｋｍの氷河の岬に衝突したそうです。 　　 　ところで，空に浮かぶ雲は，水蒸気が水滴や氷の粒に変わったものですね。このように，物質は，そのときの条件で，固体，液体，気体とすがたを変えます。このような物質の状態とその変化を，構成粒子の存在状態とエネルギーの関係を中心に学んでいくことにしましょう。 　今日の学習内容は，次の通りです。 （１）拡散 （２）粒子の熱運動 （３）気体の圧力 （４）物質の状態と粒子 　それでは，最初に拡散について考えてみましょう。ここに水素の入った集気瓶と，空気の入った集気瓶があります。この２つの集気瓶を，ガラス板をはさんで口を重ねた後，しきりのガラス板を取り除きます。このとき，水素の入った集気瓶を上にします。水素は最も軽い気体でしたね。水素と空気は混ざるのでしょうか。 　　　　　 　それぞれの集気瓶の口に，ろうそくの火を近づけると，ともに爆発が起こります。水素は空気より軽い気体ですが，瓶の中では均一に広がっていったのですね。このような現象を拡散といいます。

４　物質の状態変化と粒子の熱運動 （１）拡散 　物質が自然に散らばっていく現象→拡散 　高濃度の領域　→　低濃度の領域 　　　　　　　　 不可逆的 　（例）気体分子，溶液中の分子やイオン

では，どうして水素は瓶の中で均一に広がっていったのでしょうか。実は，気体の状態では，粒子はいろいろな速さでいろいろな向きに絶えず動き回っているのです。このような粒子の運動を熱運動といいます。気体の拡散は気体分子の熱運動で起こるのです。気体の温度を上げると，加わった熱エネルギーが気体の運動エネルギーにかわり，気体分子の運動速度が増します。また，分子量の小さい気体ほど速く運動します。　 　もちろん運動している気体分子どうしの衝突が起こります。また，気体分子は器壁にも衝突します。したがって，同じ温度でもすべての気体分子が同じ速度で運動しているわけではありません。速いものやおそいものがあるのです。しかし，温度が高くなると，分子の運動エネルギーの総和は大きくなり，その分子の速さの平均値は大きくなります。すなわち，気体分子の速度分布は速度の大きい方に移動します。

（２）粒子の熱運動 　粒子が温度に応じた運動エネルギーをもって運動すること→熱運動 　高温ほど平均の運動エネルギーは大きい。

気体分子は，他の分子や物体と絶えず衝突しています。その結果，衝突した物体に力を及ぼすわけです。この力が気体の圧力の原因になっています。 　 　温度が高いと熱運動は激しくなります。また，体積を小さくすると単位時間に衝突する分子の数が多くなります。このように，熱運動が激しいほど，また衝突する分子の数が多いほど，気体の圧力は大きくなります。 　気体の圧力は，単位面積あたりにかかる力で定義されています。国際単位系での圧力の単位はＰａ（パスカル）です。１Ｐａ＝１Ｎ/ｍ２です。一般に圧力を表すときは，Ｐａの１００倍の単位のｈＰａ（ヘクトパスカル）を使用します。大気圧は１０１３ｈＰａで，水銀の高さ７６ｃｍ（７６０ｍｍ）の圧力です。

（３）気体の圧力 　気体分子の衝突が原因 　圧力は大 　圧力の単位…Pa（パスカル） 　１Paは面積１ｍ２あたりに１Ｎの力が働くときの圧力 　１００Ｐａ＝１ｈＰａ 　大気圧＝１０１３ｈＰａ＝７６０ｍｍＨｇ

固体では，粒子の熱運動に比べて粒子間にはたらく引力の方が強くなっています。したがって，粒子はほぼ一定の位置に固定され，その位置で振動しています。 　液体では，熱運動により位置を自由に変えることができます。したがって，流動性が出てきます。しかし，粒子間に働く引力もかなり強いため，液体はほぼ一定の体積を示します。 　気体では，粒子の間の距離が大きく，粒子間の引力がほとんど働きません。したがって，粒子が空間を自由に飛び回ることができるのです。また，体積や形が一定しないのです。

（４）物質の状態と粒子　 　・粒子の熱運動＜粒子間に働く引力 　　粒子の位置は固定（振動）→固体 　・粒子の熱運動＞粒子間に働く引力 　　粒子の位置を変える（流動性）→液体 　・粒子の熱運動＞＞粒子間に働く引力 　　粒子は空間を激しく飛び回る→気体 　（例）ブタンＣ４Ｈ１０（ｎ-ブタン）　１molの体積 　　　０℃，１０１３ｈPa，約９７ml （液体）→一辺４．６ｃｍの立方体 　　　０℃，１０１３ｈPa，約２２．４ml （気体）→一辺２８．２ｃｍの立方体 　　　分子間距離は，２８．２/４．６≒６〔倍〕 　　　分子間力は，ｆ＝ｋ×１/ｒ７＝１/６７≒１/２８００００〔倍〕

同じ物質でも，液体から固体に変化すると，分子間距離が約６倍になり，その結果分子間力は１/２８００００〔倍〕になるのです。気体の分子では，ほとんど引力が働いていないことがわかりますね。 　 　それでは，今日の学習内容を確認しましょう。 １．物質が自然に散らばっていく現象を何といいますか？ ２．気体の状態では，粒子はいろいろな速さでいろいろな向きに絶えず動きまわっています。粒子のこのような運動を何といいますか？ ３．圧力の単位は何を使いますか？ ４．３の単位を使うと，大気圧はいくらになりますか？ ５．一端を閉じた長いガラス管に水銀を満たし，水銀の入った容器の上で倒立させると，管内の水銀中の高さは何ｃｍになりますか？ ６．固体，液体，気体のうちで，最も粒子間に働く引力が小さいのはどれですか？

答
１．拡散
２．熱運動
３．Ｐａ（パスカル）
４．１０１３ｈＰａ
５．７６ｃｍ
６．気体