gas? solid? or ...

質問

ちょっとくだらない質問かもしれませんが・・・．

　気体と固体を分ける条件というものはあるのでしょうか．

　酸素分子 1個は気体なのでしょうか，それとも固体なのでしょうか．

回答No.4

inorganicchemist · ベストアンサー

No.3に対する補足を拝見してやっと問題の主旨が把握できました。
「固体と気体を明確に区別できるそれぞれの定義」
をお答えすればよいのですね。

固体は
物質に弾性もしくは塑性を有するものとして定義されます。
前者は外力が加わったときに（わずかであれ）変形し、
外力を取り除くと元の形に復元する性質。
後者は同様に変形し復元しない性質です。
ガラスなどの非晶質（結晶としての無限構造をもっていない）
物質は液体との中間に位置すると考えられますが、
一応固体に分類されるようです。

乱暴に言ってしまえば
「有形のものは固体、無形のものは気体もしくは液体」
ということでしょう。

実際、きわめて粘度の高い液体と柔らかい固体をどのように区別
するのかは知りません。

しかし、純物質であれば、固－液、液－気の変化には
それに相当する性質の不連続性が観測されるので、
その点から判断できるでしょう。（たとえば沸点、融点）

回答No.5

siegmund

物理屋の siegmund です．

統計物理学，固体物理学的観点からするなら，
粒子密度の空間依存性が固体と気体(流体というべきか)を区別する決定的な量です．

○で原子なりイオンなりを表すとして，
典型的な固体は

○　　○　　○　　○　　○

○　　○　　○　　○　　○

○　　○　　○　　○　　○

○　　○　　○　　○　　○

のようになっています．
つまり，○の部分では原子密度が有限であるのに対し，
○以外の部分ではそれがゼロです．
これは長時間観測しても変わりません．
つまり，原子密度(の期待値，あるいは長時間観測値)は
場所に依存します．

一方，気体では原子(あるいは分子)が自由に動き回っています．
スナップショットでは特定の場所に原子が存在していますが，
長時間観測して平均をとれば，
どの場所でも原子密度(の期待値，あるいは長時間観測値)は一定です．

もちろん，上の図のように原子が静止しているイメージは古典力学的でしかも
温度が絶対零度の時です．
有限温度では原子は平衡位置を中心として振動していますし，
量子力学では絶対零度でさえ，原子は静止していません．
静止すると，場所と運動量が共に確定してしまって，
不確定性原理に違反しますから．
こういう場合も，原子密度の期待値の判定条件は使えます．
つまり，平衡位置ではそれが大きく，○の中間の位置ではそれは
非常に小さいことになります．

長時間観測値の数学的に厳密な定義は，無限に長い時間の観測です．
ガラスが液体というような表現をときどき目にしますが，
それは本当に無限に長い時間観測すれば原子密度の期待値が
場所によらなくなると言うことであって，
通常の時間スケールでは原子密度の期待値は場所に依存して
固体のように見えます．

分子１個を持ってきて固体か気体かは意味がありません．
広い空間に分子が１個だけ存在するなら，それは気体と言うべきでしょう．
上の定義からしてもそうなります．

回答No.3

GSK

magicofloveさんは10代前半なのかな。

（＃2のお礼の上の回答みたいなやつです）
高校の物理・又は化学で簡単な知識として学ぶのですが、
物質それぞれにはあるエネルギーがあります。（これが指標になります。）
これに熱などのエネルギーが加わるとその物質は活動を始めるのです。
（この概念は小学校でも学んでいると思います。）
それの値が小→大で固体～液体～気体の状態です。
そのエネルギー値大小では物質の三態が決まります。
別の我々にわかりやすい視点として、
融点（凝固点）、沸点がその境目です。
水で考えると楽だと思います。
日常約１気圧ですんでいる我々が、
水の気体と固体（氷ですね。）を分けるとしたら、
magicofloveさんは何で区別しますか？

詳しい値は、理化学年表や理化学辞典を見れば表示されています。
近所の図書館にあるはずです。

補足

>水の気体と固体を分けるとしたら何で区別するか
　いや、ですからそれを聞きたいのです。なにか具体的な、例えばどこかの組織が「こういう性質を持つものは(こういう条件のときには)固体である。」というように決めているような指標があるのかどうかを(固体ですと『気温によらず、1気圧で1gの重りを支えられるものを固体とする』というような感じにです。ここでは『支える』というのがちょっとあいまいですがまぁ勘弁して下さい)。

　これはちょっと質問からは外れるのですが「固体は、液体や気体よりも少ないエネルギーを加えるだけでも活動を始める」というのは私にはちょっと分かりません(私の知識が足りなくて、ということですが)。

　さらにどうでもいいことですが私は20代のおっさんです。

回答No.2

inorganicchemist

物質の三態（固、液、気）
というのはあくまで物質（分子）の状態を表す表現です。

＞気体と固体を分ける条件というものはあるのでしょうか

水（という物質）は
25℃（の温度条件）で
1atm（の圧力条件）では
液体（の状態）である。

＞酸素分子 1個は気体なのでしょうか，それとも固体なのでしょうか．

このような状態変化は集団全体としての変化に対応しています。
物質同士が強く寄り合っている状態が「固体」
ほとんどバラバラに存在している状態が「気体」です。
ですから、分子一個を見て「その状態は固体か気体か？」
というのはあまり意味のない疑問です。

逆に「分子が一個単独で存在している状態」
は気体状態と考えられます。

補足

では例えば，摂氏25度，1気圧において，ある物質が気体であるか固体であるか，また気体であるか，というのはどういう基準で決まるのでしょうか．
　個人的な意見では，(もしそういう指標があるならば)何かその物質の粘度のような気もするのですが・・・．

　さらに，
>逆に「分子が一個単独で存在している状態」 は気体状態と考えられます。
と書かれていますが，これは普段私たちが固体と認識しているものでも分子 1個が単独で存在しているならば「『気体』である」，とするのでしょうか．

回答No.1

GSK

>気体と固体を分ける条件というものはあるのでしょうか．
一般にはその時の圧力と温度によります。

＞酸素分子 1個は気体なのでしょうか，それとも固体なのでしょうか
１気圧で常温の時は気体です。
高圧力・超低温であれば、液体、固体にもなります。