物質ぶっしつ の 状態じょうたい

この 章しょうで 学まなぶこと

第だい 5 章しょう で は、 中なか 1 で は じめ て 「化学かがく」 の 領りょう域いき に 入いり り ま す。 身み の ま わ り の 物ぶっ質しつ を 「つぶ (粒子りゅうし)」 の 目め で 見み直ただし し ま す。

• 物質ぶっしつ と 物体ぶったい の ち が い を 言げん え る
• 物ぶっ質しつ の 3 つ の 状じょう態たい (固体こたい・液体えきたい・気体きたい) を 区く別べつ で き る
• 粒子りゅうし モ デ ル で 状じょう態たい と 状態変化じょうたいへんか を 説せつ明めい で き る
• 融点ゆうてん・沸点ふってん を 知ち り、 加か熱ねつ の グ ラ フ を 読 め る
• 蒸発じょうはつ・凝縮ぎょうしゅく・凝固ぎょうこ・融解ゆうかい・昇華しょうか の 5 つ の 用よう語ご を 言げん え る
• 密度みつど (g/cm³) を 計けい算さん で き、 浮 き 沈 み を 予よ想そう で き る
• メスシリンダー で 体たい積せき を は か れ る

ポイント: 「物ぶっ質しつ が ち が う」 と 「物もの (=物ぶっ体たい) が ち が う」 は 別べつ の こ と。 「ガラス の コップ」 と 「ガラス の びん」 は 物ぶっ体たい は ち が う が 物ぶっ質しつ (= ガラス) は 同どう じ で す。

1. 物質ぶっしつ と 物体ぶったい の ちがい

| | 物質ぶっしつ (ぶっしつ) | 物体ぶったい (ぶったい) | |---|---|---| | 何なに か | 何なに で でき て い る か (材料ざいりょう) | 形かたち や 用よう途と (もの 自じ体たい) | | れい | 鉄てつ、 木き、 ガラス、 プラスチック、 水みず | くぎ、 つくえ、 コップ、 び ん、 川かわ |

大事だいじ: 中学ちゅうがく理科りか で は 「鉄てつ の く ぎ」 「銅どう の は り が ね」 の よ う に、 「物質ぶっしつ の 名前なまえ + 物体ぶったい の 名前なまえ」 で 言げん う 練れん習しゅう を し ま す。

2. 物質ぶっしつ の 3 つ の 状態じょうたい

身み の ま わ り の 物ぶっ質しつ は、 温度おんど や 圧あつ力りょく に よ っ て 3 つ の 状じょう態たい を と り ま す。

3 つ の 状態じょうたい と 性せい質しつ

状じょう態たい	形かたち	体たい積せき	動どう き や す さ	れい
**[[固体	こたい]]** (こたい)	決きまって い る	決けつ ま っ て い る	動どう か な い
**[[液体	えきたい]]** (えきたい)	入いれ 物もの に 合ごうわ せ て 変へん わ る	決けつ ま っ て い る	流ながれ れ る
**[[気体	きたい]]** (きたい)	な い (どこ ま で も 広ひろ が る)	な い (容よう器き に 合ごう わ せ る)	よ く 動どう く

粒子りゅうし モデル で 説明せつめい

物ぶっ質しつ は どれ も 小しょう さ な 粒子りゅうし (りゅうし) で でき て い ま す。 状じょう態たい の ち が い は 粒子りゅうし の 集あつまり ま り 方かた の ち が い と し て 説せつ明めい で き ま す。

| 状じょう態たい | 粒子りゅうし の 様よう子す | |---|---| | 固体こたい | 粒子りゅうし が 規き則そく正 し く 並なみ び、 動どう か ず ふ る え る だ け | | 液体えきたい | 粒子りゅうし が く っ つ い た ま ま 並なみ び 方かた を 変へん え る (流りゅう れ る) | | 気体きたい | 粒子りゅうし が ば ら ば ら に 飛とび び 回かい る (す き ま が 大だい きい) |

ポイント: 気体きたい の 状じょう態たい で は 粒子りゅうし と 粒子りゅうし の 間ま が す か す か。 だ か ら 気体きたい は つ よ く 押 す と 体たい積せき を 減げん ら せ る (注射ちゅうしゃ器き や タイヤ の 空くう気き)。 液体えきたい や 固体こたい は ほ と ん ど 押 し ち ぢ め ら れ な い。

3. 状態じょうたい変化へんか — 5 つ の 名前なまえ

温度おんど を 変へん え る と、 同どう じ 物ぶっ質しつ が 状じょう態たい を 変へん え ま す。 こ れ を 状態変化じょうたいへんか と 言げん い ま す。 状じょう態たい が 変へん わ っ て も 物ぶっ質しつ そ の も の は 変へん わ ら ず、 粒子りゅうし の 集あつまり ま り 方かた だ け が 変へん わ り ま す。

5 つ の 状態じょうたい変化へんか

名前なまえ	ど う 変へん わ る か	れい
**[[融解	ゆうかい]]** (ゆうかい)	[[固体
**[[凝固	ぎょうこ]]** (ぎょうこ)	[[液体
**[[蒸発	じょうはつ]]** (じょうはつ)	[[液体
**[[凝縮	ぎょうしゅく]]** (ぎょうしゅく)	[[気体
**[[昇華	しょうか]]** (しょうか)	[[固体

質量しつりょう と 体積たいせき の 変化へんか

状態変化じょうたいへんか で 「質量しつりょう は 変へん わ ら な い」 が、 「体積たいせき は 変へん わ る」 こ と が ふ つ う で す。

| 物ぶっ質しつ | 状態変化じょうたいへんか | 体たい積せき の 変化へんか | |---|---|---| | 多おお く の 物ぶっ質しつ | 固体こたい → 液体えきたい | わ ず か に ふ え る | | 水すい (例外れいがい) | 固体こたい → 液体えきたい | 減げん る (氷こおり が 水みず に な る と 体たい積せき が 約やく 11 分ぶん の 1 減げん る) | | 多おお く の 物ぶっ質しつ | 液体えきたい → 気体きたい | 約やく 1700 倍ばい に ふ え る |

大事だいじ: 水みず が 氷こおり に な る と 体たい積せき が ふ え る の は と て も 珍ちん し い 性せい質しつ で、 こ の せ い で 冬ふゆ に 水道すいどう管かん が 破は裂れつ し ま す。 ま た こ の 性せい質しつ が あ る か ら こ そ、 池いけ が こ お っ て も 氷こおり は 上うえ に 浮 き、 下した の 水中すいちゅう で 魚さかな が 生なま き て い ら れ ま す。

4. 融点ゆうてん と 沸点ふってん

固体こたい が と け 始はじめ め る 温度おんど を 融点ゆうてん (ゆうてん)、 液体えきたい が ふ っ と う し は じ め る 温度おんど を 沸点ふってん (ふってん) と 言げん い ま す。

主おもな 物質ぶっしつ の 融点ゆうてん と 沸点ふってん

| 物ぶっ質しつ | 融点ゆうてん | 沸点ふってん | |---|---:|---:| | 水みず | 0 ℃ | 100 ℃ | | 食しょく塩えん | 801 ℃ | 1485 ℃ | | 鉄てつ | 1538 ℃ | 2862 ℃ | | アルコール (エタノール) | -114 ℃ | 78 ℃ | | 酸さん素そ | -218 ℃ | -183 ℃ | | ち っ そ | -210 ℃ | -196 ℃ |

加熱かねつ中ちゅう の 温度おんど グラフ

氷こおり を ガラス の ビーカー に 入いり れ て、 ガスバーナー で ゆ っ く り 加か熱ねつ し て い く と、 温度おんど は つ ぎ の よ う に 変へん わ り ま す。

時間じかん	状じょう態たい	温度おんど
0 〜 数すう分ふん	氷こおり ([[固体	こたい]])
数すう分間ふんかん	氷こおり と 水みず (融ゆう解かい中ちゅう)	0 ℃ で 止とめ ま る
そ の 後ご	水みず ([[液体	えきたい]])
数すう分間ふんかん	水みず と 水みず蒸じょう気き (沸ふっ騰とう中)	100 ℃ で 止とめ ま る
そ の 後ご	水みず蒸じょう気き ([[気体	きたい]])

大事だいじ: 融点ゆうてん や 沸点ふってん で は 状態変化じょうたいへんか が 終おわり わ る ま で 温度おんど が 上うえ が り ま せ ん。 加か え た 熱ねつ が 状じょう態たい を 変へん え る た め に 使し わ れ る か ら で す。 こ れ を 「融解熱ゆうかいねつ・気化熱きかねつ」 と 言げん い ま す (高校こうこう で く わ し く)。

純じゅん物質ぶっしつ と 混合こんごう物ぶつ

種しゅ類るい	性せい質しつ	れい
**[[純物質	じゅんぶっしつ]]**	[[融点
**[[混合物	こんごうぶつ]]**	[[融点

融点ゆうてん や 沸点ふってん を 調ちょう べ る と、 「こ の 物ぶっ質しつ は 何なに か」 が わ か り ま す。 ま た 混合物こんごうぶつ を 沸点ふってん の ち が い で 分ぶん け る こ と も で き ま す (こ れ を 蒸留じょうりゅう と 言げん う、 第だい 6 章しょう で 学がく ぶ)。

5. 密度みつど — 物質ぶっしつ を 見分けんぶん け る も の さ し

同どう じ 体たい積せき の 鉄てつ と ア ル ミ ニ ウ ム を 持じ ち く ら べ る と、 鉄てつ の 方かた が ず っ と 重おも い。 こ の 「同どう じ 体たい積せき あ た り の 質しつ量りょう」 を 密度みつど (みつど) と 言げん い ま す。

密度みつど の 計算けいさん式しき

密度みつど (g/cm³) = 質量しつりょう (g) ÷ 体積たいせき (cm³)

| 物ぶっ質しつ | 密度みつど (g/cm³) | |---|---:| | アルミニウム | 2.7 | | 鉄てつ | 7.9 | | 銅どう | 9.0 | | 金きむ | 19.3 | | 木き (ヒノキ) | 約やく 0.4 | | 水みず | 1.0 (温度おんど で 多少たしょう変へん わ る) | | 油あぶら | 約やく 0.9 | | ガソリン | 約やく 0.7 |

浮うく か 沈しずむ か

物もの が 水みず に 浮 く か 沈 む か は、 密度みつど で 決けつ ま り ま す。

比較ひかく	結果けっか
物ぶっ質しつ の [[密度	みつど]] < [水
[物	ぶっ][質

| 例れい | 密度みつど | 結果けっか | |---|---:|---| | 氷こおり | 0.92 | 浮 く | | 木き (ヒノキ) | 0.4 | 浮 く | | 油あぶら | 0.9 | 浮 く | | プラスチック (PET) | 1.4 | 沈 む | | 鉄てつ | 7.9 | 沈 む |

ポイント: 形かたち が ど う で も、 体たい積せき あ た り の 重おも さ で 浮 き 沈 み が 決けつ ま る の が ふ し ぎ。 で も、 鉄てつ の 船ふね が 浮 く の は 「中なか に 空くう気き を 入いり れ て 全ぜん体たい の 密度みつど を 1.0 以い下か に し て い る」 か ら。

6. メ ス シ リ ン ダ ー で 体積たいせき を は か る

液体えきたい や 不規き則そく な 形かたち の 固体こたい の 体たい積せき を は か る に は、 メスシリンダー を 使し い ま す。

使つかい 方かた の 順番じゅんばん

番ばん号ごう	や る こ と
①	平たいら ら な 場ば所しょ に 置 く
②	水みず (ま た は は か る [[液体
③	目め を 目め盛もり と 同どう じ 高こう さ に し て 読 む
④	水すい面めん が へ こ ん で 見み え る (= メニスカス) の 底そこ を 読 む

不規則ふきそく な 固体こたい の 体積たいせき を は か る

番ばん号ごう	や る こ と
①	メスシリンダー に 水みず を ある 量りょう (例れい: 50 cm³) 入いり れ て お く
②	は か り た い [[固体
③	上うえ が っ た 水みず の 量りょう (例れい: 56 cm³) を 読 む
④	56 - 50 = 6 cm³ が そ の [[固体

そ の あ と 質量しつりょう を 電子でんしてんびん で は か り、 「質量しつりょう ÷ 体積たいせき」 で 密度みつど が 出で ま す。 密度みつど が 7.9 g/cm³ な ら 鉄てつ、 2.7 な ら ア ル ミ ニ ウ ム、 と 物ぶっ質しつ を 見分けんぶん け る こ と が で き ま す。

7. 私わたしたち の 生活せいかつ と 状態じょうたい変化へんか

| 場ば面めん | は たらく 状態変化じょうたいへんか | |---|---| | お 風呂ふろ の フ タ に つ く 水滴すいてき | 凝縮ぎょうしゅく (水すい蒸じょう気き → 水みず) | | 冬ふゆ に 窓まど が く も る | 凝縮ぎょうしゅく | | 洗あらい た く 物もの が か わ く | 蒸発じょうはつ | | 夏なつ に 打だ ち 水みず を す る と 涼りょう し い | 蒸発じょうはつ (熱ねつ を 奪だつ う) | | 冷凍庫れいとうこ で 氷こおり を つ く る | 凝固ぎょうこ | | ドライアイス (固体こたい二に酸さん化か炭たん素そ) | 昇華しょうか | | 防虫ぼうちゅう剤ざい (ナフタレン・しょうのう) | 昇華しょうか |

8. ふりかえり

この 章しょう で 学まなんだ こと を ふりかえりましょう。

• 物質ぶっしつ (材料ざいりょう) と 物体ぶったい (もの 自じ体たい) を 区く別べつ で き る
• 固体こたい・液体えきたい・気体きたい の 性せい質しつ と 粒子りゅうし の 様よう子す を 言げん え る
• 融解ゆうかい・凝固ぎょうこ・蒸発じょうはつ・凝縮ぎょうしゅく・昇華しょうか の 5 つ を 区く別べつ で き る
• 融点ゆうてん・沸点ふってん で 温度おんど が 止とめ ま る 理由りゆう を 説せつ明めい で き る
• 水すい の 例外れいがい (固体こたい が 液体えきたい よ り 軽けい い) を 言げん え る
• 純物質じゅんぶっしつ と 混合物こんごうぶつ を 区く別べつ で き る
• 密度みつど = 質量しつりょう ÷ 体積たいせき (g/cm³) を 計算けいさん で き る
• [ ]密度みつど と 水みず (1.0 g/cm³) を く ら べ て 浮 き 沈 み を 予よ想そう で き る
• メスシリンダー で メニスカス の 底そこ を 目め盛もり と 同どう じ 高こう さ で 読 む

この 章しょう の 安全あんぜん配はい慮りょ

• ガスバーナー の 使し い 方かた を 必 ず 先生せんせい か ら 習 う — ガス 元栓もとせん → マッチ → 空くう気き調節ちょうせつ ね じ → ガス 調節ちょうせつ ね じ の 順じゅん
• 換気かんき を 必 ず す る — 加か熱ねつ や 蒸発じょうはつ で 出で る 気体きたい を こ も ら せ な い
• 引いん火か注ちゅう意い — エタノール (アルコール) は 引いん火か し や す い、 火ひ の 近きん く で フ タ を 開ひらき け な い
• 加か熱ねつ し た 物もの に さ わ ら な い — ガラス・金きん属ぞく は 火ひ を 止とめ め て も し ば らく 熱ねつ い
• 沸ふっ騰とう石 を 入いり れ る — 突然とつぜん ふ っ と う し て 飛とび び 散ち る (= 突沸にえ) を 防ぼう ぐ
• ドライアイス・液体えきたい ち っ そ に 素手すで で さ わ ら な い — 凍傷とうしょう (と う し ょ う) の 危き険けん
• 保ほ護ご メガネ を つ け る、 そ で が 広ひろ い 服ふく や 長ちょう い 髪かみ は ま と め る

次じの 章しょう: 第だい 6 章しょう か ら は 気き体たい の 性せい質しつ (酸さん素そ・二に酸さん化か炭たん素そ・水素すいそ・ア ン モ ニ ア) と 水溶液すいようえき (溶 け 方かた・飽和ほうわ・再 結 晶さい むすぶ あきら) に 進すすむ み ま す。 第だい 5 章しょう で 学がく ん だ 粒子りゅうし モ デ ル を 思 い 出で し な が ら 進すすむ め ま し ょ う。