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原子と分子って？

2008/11/27 21:24

単原子分子は1つの原子からなる分子のことである。とあったんですがそもそも原子って言うのは何ですか？元素記号の左にある質量数の下のやつのことですか？分子って言うのは一つ以上からなる物質とあったんですが、ますます意味が分かりません。簡単に言っちゃえば原子がＨやHe,S,Oといった何時の原子で分子がＨ2OやＮＨ３などといったほかの物質と物質が合わさったものを言うんでしょうか？どなたか分かりやすく説明してください。お願いします。

kuro-niko
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化学
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htms42
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2008/11/28 12:49 回答No.5

単原子分子という言葉はよく使われています。でもこの言葉のせいで「分子とはどういうものか」が混乱しています。「原子と分子はどこが違うのか」というところがあいまいになるのです。私はやはり分子とは「２つ以上の原子が一定の規則で集まって出来た他とはっきりと区別することが出来る塊」と考える方がいいと思います。アボガドロが分子という言葉を使い始めた時の立場です。当然その当時はＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，・・・という不活性元素の存在は知られていません。アボガドロ以前で言うと物質の分類は「化合物」と「単体」です。異なる元素の組み合わせであるか、同一の元素の組み合わせであるかです。単体の基本単位は原子であると考えられていました。気体が反応する場合の体積の関係から気体粒子の基本単位が原子１つでは実験に合わないということが分かりました。原子２つで出来た塊を考えることで解決できるということが示されたのです。これを「分子」と呼んだのですから気体粒子が構造を持つというところが決定的なんです。「単原子分子」という呼び方は気体の状態方程式や気体分子運動論のなかで定着してきた呼び方だろうと思います。特に比熱においてです。定積比熱で考える自由度３の気体が実際に存在したのです。気体がただ気体として運動しているだけであれば内部自由度は関係しません。水素や酸素、窒素が分子でないといけないというのは反応を考えることで出てきています。不活性元素は反応しないのですから気体反応の法則の考察の対象外です。比熱で初めて構造が問題になるのです。（不活性元素の原子間に働く力が水素や窒素の分子間に働く分子間力と同じ性質のものであるというのはもっと後のことだろうと思います。）不活性元素はもともとの分子の定義から外れた例外的なものです。化学を習い始めて間もない高校生や中学生に「分子とは何か」を教える所で持ち込む必要はないものだと考えます。分子と原子、イオンの区別がきちんとできるという目的がぐらついてきます。単原子分子という言葉を化学の後の方で使うのはいいでしょう。「原子１つでできているので分子の定義からは外れているが分子を扱う時と同じ扱い方が出来るので便宜的に分子の枠内に入れて呼ぶことがある」という位置づけです。化学の最初でとか、分子の定義で持ち込めば混乱します。どこか「質量保存を前提にして化学反応を考えている時に質量欠損の話を持ち込んで混乱してしまう」というのと似ているような感じがします。（この混乱が原因になっている質問もよく出されています。）「分子は物質を構成する最小の単位粒子のことである」と書いている辞典（東京化学同人）もあります。この立場では不活性元素も分子の中に入ってきます。でもイオン結合性物質は対象外になってきます。イオン性物質は物質ではないという扱いになります。金属を構成する基本粒子は原子ですからおかしい事になります。「金属は分子で出来ている」という表現も可能になってきます。単原子分子を分子の枠内に入れるような定義をしようとしてイオン性物質、金属に混乱を持ち込んでいるのです。ｄｏｃ　ｓｕｎｄａｙ様の「その物質の性質を示す最小単位」という定義も同じ枠内のものです。金属とイオン性物質でおかしくなります。理化学辞典では「１個の独立の粒子として行動するとして考えられる原子の結合体」と定義されています。「独立の粒子として行動する」、「結合体」というところが東京化学同人の定義と異なるところです。ところがこの定義に続けて「１個の原子でも化学的に不活性で独立の粒子として行動する場合は分子である」と書いてあります。「結合体」という定義に例外を設けてしまったのですから「分子である」ではなくて「分子として扱う」ならよかったと思います。不活性元素のグループを入れるところがないので分子の中に入れたという措置でしょう。（物質を３つのグループに分けるのではなくて４つに分けるのであれば不活性元素のグループを独立させることも可能です。）

Ichitsubo
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2008/11/27 23:00 回答No.4

原子というモノはちっちゃなちっちゃな粒々のことで、元素とはその粒々の種類のことです。原子の種類と言っても良いですね。現在の解釈では、「元素」というものは「色」のように実体のない概念ですが、「原子」というのは「絵の具」のように実体を差します。物質はその原子が結合してできています。分子というのは、原子の粒々が結合して、１つの固まりになったモノです。団子三兄弟やちび太のおでんなどといえばおわかりいただけますでしょうか。中にはピンポン球のように１個だけで独立して存在しているモノもあります。このようなものも原子１個だけできた分子だと考えます。分子を作らない物質もあります。たとえば鉄などの金属や、食塩など。おにぎり中の米粒の数は不定ですが、その米粒の数が10個や20個多かろうと少なかろうと誰もがおにぎりと呼ぶでしょう。また、米粒何個あったら「おにぎり」と呼ぶという明確な単位もありません。鉄のかたまりは鉄原子が集まって結合して、食塩の固まりはナトリウム原子と塩素原子が結合しているのですが、そのような理由で分子を作るとは考えません。

sanori
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2008/11/27 22:12 回答No.3

こんばんは。＞＞＞そもそも原子って言うのは何ですか？元素記号の左にある質量数の下のやつのことですか？原子は、元素記号そのものだと思ってください。Ｈは水素原子、Ｈｅはヘリウム原子、Ｌｉはリチウム原子、・・・・・・、Ｎは窒素原子、Ｏは酸素原子、・・・、Ａｇは銀原子、・・・、Ａｕは金原子、・・・そして、元素とは、原子の集団だと思ってください。言葉としては、正しくは、Ｈは水素という元素、Ｈｅはヘリウムという元素、Ｌｉはリチウムという元素、・・・なんですけれども、イメージは上記のとおりでよいです。１個１個の原子は、プラスの電気（電荷）持つ「原子核」と、原子核の周りをとりまくマイナスの電気を持つ「電子」とでできています。原子核の電気と電子の電気の大きさは同じで、全体的に電気の大きさがゼロになっています。原子の大きさを陸上競技場にたとえると、原子核の大きさは、硬貨１枚ぐらいです。１個の原子を外から見たとき、原子核は見えず、電子だけが見えます。ですから、原子の性質は、電子のふるまいだけで決まります。Ｈ原子は電子が１個、Ｈｅ原子は電子が２個、Ｌｉ原子は電子が３個、・・・、Ｎ原子は電子が７個、Ｏ原子は電子が８個、・・・、Ａｇ原子は４７、・・・、Ａｕ原子は７９個、・・・といった具合です。電子の数が違うので、性質（化学的性質など）が違います。たとえば、水は、Ｈが２個、Ｏが１個なので、Ｈ2Ｏという化学式で書きます。これは、単にＨ２個とＯ１個を寄せ集めたわけではありません。Ｈ2Ｏになることによって、Ｈの性質ともＯの性質とも全く違う性質になります。こういった、ある特徴的な性質を持つ物質の単位を「分子」と呼びます。ドラクエやファイナルファンタジーで、「職業」っていうのがありますよね。魔法使い　＋　僧侶　→　賢者とか武道家　＋　戦士　→　バトルマスターとか。２つが合わさると、性質が変わるわけです。ですから、それぞれ全く別の種類の分子として扱われなくてはいけません。酸素は、Ｏであらわされる元素ですが、大気中の酸素は２つのＯが合体したＯ2分子です。Ｏ2であることによって、Ｏとは全く違う性質になっています。窒素も同様で、大気中ではＮ2という分子になっています。また、環境問題の用語として有名な「オゾン」は、Ｏ3です。ところが、Ｈｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの、元素の周期表のいちばん右の列にある元素は、化学反応をしにくいため、原子２個１組ではなく、１個単独で存在している場合が多いです。このような、原子１個の分子のことを「単原子分子」と言います。いわば、「化学反応を起こしにくく、原子１個単独で存在する」という特徴的な性質を持っているわけです。ですから、原子であり、また、分子でもあります。＞＞＞簡単に言っちゃえば原子がＨやHe,S,Oといった何時の原子で分子がＨ2OやＮＨ３などといったほかの物質と物質が合わさったものを言うんでしょうか？合わさったものは、分子です。合わさっていないものでも、上記のＨｅやＡｒの例は分子（単原子分子）です。以上、ご参考になりましたら。

noname#160321

2008/11/27 21:42 回答No.2

分子は通常「その物質の性質を示す最小単位」と定義されます。しかし、イオン結晶(食塩≡塩化ナトリウム≡ＮaＣl、みたいな奴)は分子を持たず(高温気体では分子になるという記述はある)尻抜けの定義です。 >物質と物質が合わさったではなく「原子と原子が合わさった」ものが分子でしょう。上記の例のようにイオン結晶でなく「共有結合」で原子がつながっているもが分子だと言えます。分子には分子量が数十万(水素の原子量が大体1.008、水素分子はＨ2で分子量がその二倍、と比較するといかにもでかい)の酵素などがあります。また、希ガスのように単原子で分子のものもありますが、希ガス以外は複数原子からなります。単原子分子までを分子と呼びたいので「一つ以上の原子からなる」等という居心地の悪い定義になったのです。