問1
★
状態変化の名前
固体が液体になる変化を何というか。
答えを見る
答え融解
固体→液体は融解、液体→固体は凝固。
中学理科 / 化学分野
Unit 03
状態変化
氷が水になり、水が水蒸気になる——これは同じ物質の変化。
粒子の目線で三態の違いを理解し、蒸留のしくみまで学ぼう。
🧊 固体・液体・気体💧 融解・凝固・蒸発🔥 昇華⚗️ 蒸留
1
物質の三態と粒子モデル
氷・水・水蒸気は、どれも同じ「水」という物質でできている。違うのは、水の粒子（分子）が「どのくらいくっついて、どのくらい動き回っているか」だけ。この違いが固体・液体・気体という3つの姿（三態）を生んでいる。
物質は温度によって固体・液体・気体の3つの状態に変わる（三態）。 状態が変わっても物質そのものは変わらない——これが物理変化。
図1：固体・液体・気体の粒子モデル。粒子の数は変わらず、配置と動きが変わる。
🌡️ 状態変化の名前一覧
| 変化の方向 | 名前 | 身近な例 |
|---|---|---|
| 固体 → 液体 | 融解（ゆうかい） | 氷が溶ける |
| 液体 → 固体 | 凝固（ぎょうこ） | 水が凍る |
| 液体 → 気体 | 蒸発（じょうはつ） | 水が乾く |
| 液体 → 気体（沸騰） | 沸騰（ふっとう） | お湯が沸く |
| 気体 → 液体 | 凝縮（ぎょうしゅく） | 湯気が水滴に |
| 固体 → 気体 | 昇華（しょうか） | ドライアイスが消える |
| 気体 → 固体 | 昇華（凝華ともいう） | 霜が降りる |
❌ よくある誤解
誤：状態変化のとき、粒子の数や大きさが変化している
正：状態変化では粒子の数・大きさ・種類はいっさい変わらない。変わるのは粒子どうしの「間隔」と「運動の激しさ」だけである
固体→液体→気体と変化するにつれて体積は大きく変わるが、これは粒子の数が増えたわけではなく、粒子どうしの間隔が広がったため。この点は液体→気体の体積変化(数百〜千倍以上)の理由を問う問題で重要になる。
💡 なぜ加熱すると固体は液体に、液体は気体になるのか？
粒子は温度が高いほど激しく運動する性質がある。固体では粒子どうしを結びつける力が運動に勝っているため規則正しく並んでいるが、加熱して運動が激しくなると、その力を振り切って自由に動けるようになる(融解)。さらに加熱が進むと、粒子どうしの結びつきをほぼ完全に振り切って空間中を自由に飛び回るようになる(蒸発・沸騰)。
高校化学では、気体の体積・圧力・温度の関係を表す「ボイル・シャルルの法則」や「気体の状態方程式（PV=nRT）」を学び、粒子の運動という定性的な理解を、数式で定量的に扱えるようになる。高校化学・単元2と関連
📖 高校化学「ボイル・シャルルの法則と状態方程式」を見てみる
2
蒸留——沸点の違いを使った分離
お酒（エタノールと水の混合物）を加熱すると、沸点の低いエタノールのほうが先に蒸発する。この蒸気を集めて冷やせば、エタノールだけを取り出すことができる。この「沸点の違いを利用した分離方法」を蒸留という。
蒸留とは、混合物を加熱して蒸発しやすい成分を気体にし、冷やして液体として集める操作。 沸点の違いを利用して混合物を分離できる。
図2：蒸留装置。エタノール（沸点78℃）と水（沸点100℃）の混合物から、低い沸点のエタノールを先に集める。
🔑 POINT
蒸留では沸点が低い成分が先に蒸発して集まる。温度計は枝分かれした管の入口（気体が出る位置）に合わせる。
❌ よくある誤解
誤：蒸留では、沸点の低い成分だけが100%純粋な状態で集まる
正：実際には沸点の低い成分が「多く」含まれる蒸気が先に出てくるが、沸点の高い成分もわずかに混ざっている。完全に分離するには何度も蒸留を繰り返す必要がある
中学レベルでは「沸点の低い成分が先に出てくる」という原理の理解が中心だが、1回の蒸留で100%の純度になるわけではない点は誤解しやすい。
高校化学では、蒸留を「石油の分留（原油を沸点の違いでガソリン・灯油・軽油などに分ける工業プロセス）」という実例と結びつけて学ぶ。何段階もの蒸留塔を使い、沸点ごとに成分を細かく分離する仕組みを理解する。高校化学・単元17と関連
📖 高校化学「シクロアルカンと石油の利用」を見てみる
🎯 テストでの問われ方
定期テストでは、状態変化と体積・質量の関係（質量は変わらないが体積は大きく変わる）、蒸留装置の組み立て方（温度計の位置、加熱の仕方、沸騰石を入れる理由）が頻出。高校入試では、蒸留で先に得られる液体に何が多く含まれるかをグラフや実験結果から判断させる問題がよく出る。
🎯 練習問題
まず自分で解いてから、「答えを見る」を押して確かめよう。
問2
★
状態変化の名前
ドライアイスのように、固体が液体にならずに直接気体になる変化を何というか。
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答え昇華
固体が直接気体になる変化が昇華。
問3
★
状態変化と質量
水50 gをすべて凍らせて氷にした。この氷の質量は何gか。
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答え50 g
状態が変わっても、粒子の数は変わらないので質量は同じ。
問4
★★
粒子モデル
物質が液体から気体に変わるとき、変化するものはどれか。
- ア粒子の数
- イ粒子の大きさ
- ウ粒子どうしの間隔
- エ粒子の種類
答えを見る
答えウ
粒子の数・大きさ・種類は変わらず、間隔と動きが変わる。
問5
★★
蒸留
エタノール（沸点78℃）と水（沸点100℃）の混合物を蒸留した。先に多く集まる液体は、エタノールと水のどちらか。
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答えエタノール
蒸留では、沸点の低い成分が先に多く出てくる。
問6
★★★
蒸留の装置
蒸留の装置で、温度計の先（球部）はどの位置に合わせるか。
- アフラスコの中の液体につかる位置
- イ枝分かれした管の入口（気体が出ていく位置）
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答えイ
出ていく気体（蒸気）の温度をはかるため。
✅ この単元のまとめ
- 固体・液体・気体の変化（三態）は物理変化——物質の種類は変わらない
- 融解（固→液）・凝固（液→固）・蒸発・沸騰（液→気）・凝縮（気→液）・昇華（固→気、気→固）
- 粒子の数は変わらず、配置と運動エネルギーが変わる
- 純物質は融点・沸点が一定；混合物は一定しない
- 蒸留：沸点の違いを使って混合物を分離する操作
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