状態とは「固体・液体・気体」のことです。
まず物質とは粒子の集まりでできています。物質が温度が変わることで状態変化(固体・液体・気体)し、粒子の状況も変わってきます。
それぞれの粒子の様子は以下のようになります。
固体・・・粒子がつよく結びついている。粒子同士の間隔がせまい。
液体・・・粒子の結びつきが弱い。粒子同士の間隔が少し広い。
気体・・・粒子の結びつきがない。粒子同士の間隔が広い。
状態変化をしても質量は変わりません。
しかし体積は変化します。
まず水に関しては液体が固体になると体積が増えます。水が氷になると大きくなるということです。
体積が増えて質量が同じなので密度は氷のほうが小さくなります。
氷が水に浮くのはそのためです。
通常他の物質(教科書でよく出てくるロウなど)は
固体→液体→気体の順で体積が大きくなるので水は少し例外と考えます。
水とロウは状態変化による体積の変化が違うので注意しましょう!!
状態変化と温度変化のグラフはよく出題されるのでしっかり覚えておきましょう。
まずは覚えておくべき用語として融点と沸点があります。
融点
融解(固体→液体)が起こる温度。水は0℃。エタノールは-115℃、沸点が78℃です。
沸点
沸騰(液体→気体)が起こる温度。水は100℃。 エタノールは78℃です。
プリントにも図示しましたが温度のグラフの変化とその時の状態は頻出事項ですのでしっかり押さえておきましょう。
次は蒸留についてです。蒸留については水とエタノールで実験する学校が多いのではないでしょうか。
蒸留とは沸点の違いを利用して混ざった物質を分けることです。
上記にも書いた通り水の沸点は100℃エタノールの沸点は78℃です。
水とエタノールが混ざってしまった液体を加熱すればまずエタノールが気体となって出てきますので出てきた気体を試験管に集め冷やすとエタノールが抽出できます。そのまま過熱を続けていくと次は水が気体となって出てきます。
完璧に2つの物質に分けられるわけではありませんがエタノール多め、水多めの二つには分けられます。
エタノールの確認方法は頻出問題です。
発生したものがエタノールであると確認する方法は
・においをかぐ
・火に近づけて燃えるかどうか確かめる
・皮膚に着けてひんやりするか確かめる
などがあります。
この実験においての頻出記述問題ですが、
液体に沸騰石を入れるのはなぜか→液体の急な沸騰(突沸)を防ぐため。
加熱をやめる前に試験管からガラス管を抜くのはなぜか。→試験管内の液体が逆流してフラスコが割れるのを防ぐため。
この二つはよく出ますので忘れずに。
これらのことを一枚のプリントにまとめましたのでお使いください。