単原子ガス

物理学と化学において、「単原子」は「モノ」と「アトミック」を組み合わせた言葉で、「単一原子」を意味します。これは通常、気体に適用されます。単原子気体とは、原子が互いに結合していない気体です。温度と圧力の標準条件における例としては、すべての希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）が含まれますが、十分に高い温度（または非常に低い圧力）では、すべての化学元素が気相で単原子になります。単原子気体の熱力学的挙動は、回転エネルギーや振動エネルギーがないため、多原子気体に比べてはるかに単純です。^[1]

標準温度および圧力（STP）で安定した単一原子（分子ではない）である唯一の化学元素は希ガスです。これらは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンです。希ガスは完全な外殻価電子を持ち、非反応性種となっています。^[2]これらの元素は歴史的に完全に不活性であると説明されてきましたが、ネオンとヘリウム以外のすべてで化合物が合成されています。^[3]

窒素(N ₂ )などの同核 二原子ガスと一緒にグループ化されると、希ガスは、化合物でもある分子と区別するために「元素ガス」と呼ばれます。

単原子気体中の原子の唯一の可能な運動は並進運動です（電子励起は室温では重要ではありません）。したがって、等分配定理により、熱力学温度Tにおける単原子気体の単一原子の運動エネルギーは で与えられます。ここで、k _Bはボルツマン定数です。1 モルの原子にはアボガドロ数（）個の原子が含まれるため、単原子気体の 1 モルの原子のエネルギーは です。ここで、Rは気体定数です。 ${\displaystyle {\frac {3}{2}}k_{\text{B}}T}$${\displaystyle N_{\text{A}}}$${\displaystyle {\frac {3}{2}}k_{\text{B}}TN_{\text{A}}={\frac {3}{2}}RT}$

断熱過程において、単原子気体の理想化されたγ係数（C _p / C _{v ）は5/3であるのに対し、回転（室温では振動ではない）も寄与する理想}二原子気体の7/5とは対照的である。また、理想単原子気体の場合：^{[4] [5] [6]}