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。
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（ぎゃく昇華） | 霜が降りる |
❌ よくある誤解
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。
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。
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
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✅ 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）
- 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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