#277 [科学] 物質の形状は温度と圧力に強く影響される。

第40週 第4日（木）科学「物質の状態」

1日1ページ、読むだけで身につく世界の教養365を読破しようという企画。
この本の概要についてはこちらを一読ください。

今日は科学「物質の状態」です。

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本の要約

物質の状態には、個体・液体・気体の3種類がある。

物質は分子で構成されており、分子は原子でできている。この原子と分子が、物質の状態を決める。すべての分子は運動エネルギーを持っていて、常に運動する。分子の運動が激しければ激しいほど、分子は互いに離れようとする。しかし分子には、分子間力が働いていて、互いにひきつけ合おうとする傾向がある。

この2つの力の大小関係は、温度と圧力に強く影響される。温度が上がると運動エネルギーが増え、圧力が高くなると分子間力が大きくなる。

個体では、分子の動きは非常に遅く、分子間力のほうがとても大きくなる。このとき分子は整列して、結晶と呼ばれる強固な構造を作ったり、カラスのような無定形個体という構造を作ったりする。

液体では、運動エネルギーが大きくなり、分子間力が相対的に小さくなるため、分子はかんたんに位置をずらす。

気体では、分子間力がほとんど働かないため、分子は自由に運動できる。分子の運動エネルギーが更に増え、圧力ほとんどない状態になると、電子が原子から飛び出してしまう。これをプラズマという。

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相

同じ分子でも、温度と圧力によって違った構造を取ることもある。例えば個体の炭素は、黒炭になることもあればダイヤモンドになることもある。こうした構造の違いを「相」という。

では、この温度と圧力を調整することができればダイヤモンドは生み出せるということか。

工業用で使用されるダイヤモンドはそういった人工的に作られた合成ダイヤモンドが多いみたい。

ただ、人工的に作られたダイヤモンドは高圧、高温を人工的に作れる限界があり、黄ばんだり天然物より脆く、装飾には向いていないそう。

未だに合成ダイヤモンドの開発は成長途中の分野と言える。

すべてが温度と圧力、そして分子、原子で構成される不思議は人生をかけて深く知る必要がある分野だと感じた。