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化学
物質の状態と平衡
最終更新日：2026年7月19日
同じ水でも、氷・水・水蒸気では見た目も性質もまるで違います。その違いを生むのが粒子の熱運動と、粒子どうしを引きつける力のせめぎ合いです。この単元では、物質の三態と状態変化から出発して、気体の状態方程式、そして溶液のふるまいへと話を進めます。とくに気体の計算と、溶質の粒子数だけで決まる希薄溶液の性質（束一的性質）は、計算問題の中心になる重要テーマです。
この単元のポイント
- 気体の状態方程式 PV = nRT が成り立ちます（ボイルの法則とシャルルの法則を統合したものです）。
- 状態変化には熱の出入り（融解熱・蒸発熱）が伴います。沸点＝蒸気圧が外圧（大気圧）に等しくなる温度です。
- 希薄溶液では沸点上昇・凝固点降下が質量モル濃度に、浸透圧がモル濃度に比例します。いずれも溶質の「種類」ではなく「粒子の数」で決まります。
共通テストのポイント
状態方程式や混合気体の分圧（ドルトンの法則）の計算、凝固点降下や浸透圧（ファントホッフの式 π = cRT）の計算が頻出です。溶質が電離する場合は粒子数が増えることに注意しましょう。
物質の三態と状態変化
物質は温度と圧力に応じて固体・液体・気体の三つの状態をとります。粒子の熱運動が激しくなるほど、粒子どうしの結びつきがゆるみ、固体→液体→気体へと変化します。この状態変化には必ず熱の出入りが伴い、固体を液体にするのに必要な熱が融解熱、液体を気体にするのに必要な熱が蒸発熱です。液体の表面から蒸発した気体が示す圧力を蒸気圧といい、温度が高いほど大きくなります。液体を加熱していき、この蒸気圧が外の大気圧と等しくなると、内部からも気化が起こって沸騰します。つまり沸点は蒸気圧が外圧に等しくなる温度であり、山の上では気圧が低いので水は100℃より低い温度で沸騰します。
気体の法則
気体は、圧力を上げると体積が反比例して縮み（ボイルの法則）、温度を上げると体積が比例して膨らみます（シャルルの法則）。これらをまとめたのが気体の状態方程式 PV = nRT で、圧力・体積・物質量・温度（絶対温度）の関係を一つの式で表します。何種類かの気体が混ざっているときは、各気体が単独で容器を占めたときに示す圧力（分圧）の和が全圧に等しくなります（ドルトンの分圧の法則）。温度は必ず絶対温度（K）で扱うことが計算上の注意点です。
希薄溶液の束一的性質
うすい溶液では、溶けている溶質の「種類」ではなく「粒子の数」だけで決まる性質が現れます。これを束一的性質といいます。純粋な溶媒に比べて、溶液は沸点が高くなり（沸点上昇）、凝固点が低くなり（凝固点降下）、半透膜を隔てると溶媒が溶液側へ移動しようとする圧力（浸透圧）が生じます。いずれも溶質粒子の濃度に比例しますが、基準となる濃度の種類が異なります。沸点上昇と凝固点降下は、溶媒1kgあたりの溶質の物質量で表す質量モル濃度に比例し、浸透圧は、溶液1Lあたりの溶質の物質量で表すモル濃度に比例して π = cRT（ファントホッフの式）で求められます。どちらの濃度を使う場面かを取り違えないことが、計算問題での第一の関門です。もう一つ注意すべきは、塩化ナトリウムのように水中で電離する物質は、1モルが複数のイオンに分かれて粒子数が増えるため、その分だけ効果が大きくなることです。
参考・出典
この記事は、運営者が構成を設計したうえで生成AIを併用して執筆し、公開前に運営者が内容を確認しています。 学習の参考としてご利用いただき、重要な判断の際は教科書や公式資料もあわせてご確認ください。 誤りにお気づきの場合はフッターの投書箱よりご連絡ください。