理科
中学生

水素原子と水素分子の違いはなんですか?

回答

(つづき)
大きな固まりができないので、周りの形に合わせて形が自由に変わる状態だ。身の回りに例えると、小麦粉だ、ある程度乾燥した小麦粉は、パイプで流すこともできるし、容器に合わせて簡単に形がかわるよね。でも小麦粉は、少し水分を与えて、大きな圧力をかけると、大きな固まりになる。
_金属水素も多いな圧力と滅茶苦茶に冷やすことで、大きな塊の金属結晶ができる、と殆どの人は思っていて、そういう前提で色々考えているんだけれど、実験では作られていない。

_今までの話しで、もう分かったと思うけれども、水素分子というのは、液体状態・気体状態の水素と云う物質の最小の粒子。酸素原子というのは、金属水素の構成式、或いは、酸素分子を構成する部品、と言うことだ。

_長かったね。

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_難しい質問ですね。

_説明をする前に予備知識として、水素分子ではなく、一般的な話しとしての分子についてお攫(さら)いしていきましょう。
_「全ての物質は原子から出来ている。だけれども、全ての物質は、分子から出来ている訳ではない。」ことは理解出来ていますか?
_だって、イオン結合やら金属結合やらには、最小の構成単位は、あっても、最小の粒、と言うものは考え難(にく)い。だから、分子式ではなく、組成式と言うものを考えたのだよね。分子は、分子結合で結び付く物質にしかない概念です。時々、ライト・ノベルとか、漫画とか、そう言う作品の中には、「物質は全て分子から出来ている、そして、分子は更に細かくすると原子になる、」と書かれているけれども、間違っているよね。
_だから、原子には、①組成式としての原子と、②分子を構成する部品として考える時の原子と、の2つがあるんだ。

_それでは、水素原子について考えて見よう。気体の水素分子H2(気体)を冷やしていくと、分子状態の液体になる。H2(液体)になる。これをどんどん、圧力をかけながら、冷やして行くと、やがて固体になる、と言うことは想像できるよね。固体状態になっても水素は、分子の状態で分子結晶を作るのかな?とてつもない圧力をかけると、分子結合の腕が壊れて、金属結合になってしまう、これは、素体の物質では、よくあることなんだ。
_ちなみに、液体の定義は、周りに合わせて、自由に形を変えることなんだ。形を変えるのに必要な時間は、特に決められていない。だから、何十年、それどころか、100年以上かかっても周りに合わせてかたちが変われば液体と考えられる。(殆どの科学者にとって、は。)
_分子状態の液体水素をどんどん圧力をかけて、冷やしていったら、金属結合になって流体金属になりました。ここまでは、実験でできました、と論文に書いて有ります。
_流体金属ってなに?と言うのは、これは液体ではあるんだけれども、個体でもある状態だ。実は、気体・液体・固体と言うのは、男と女とに似ていて、そんなに簡単に分けられるものじゃあないんだ。殆どのものが簡単にわけられるから、と言って、それで全部が簡単に分けられる、と言うことにはならない。
_常温で1気圧の液体水銀は、金属の流体、ではあるけれども、流体金属ではない。流体金属とは、固まる力が足りなくて、
【続く】

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