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函館本線 沿線風景
石狩湾を離れると、いよいよ札幌市へ入る。札幌駅を中心とした北海道最大の都市圏を抱え、沿線は住宅地のほか商業地域やマンションが目立つようになる。札幌駅から白石駅までは千歳線専用の線路（外側2線が函館本線・内側2線が千歳線）と並列し、両線の列車の同時発車も見られる。江別駅を過ぎると徐々に田園風景へと移り、岩見沢駅から滝川駅にかけて平らな石狩平野の穀倉地帯を北上する。並走する国道12号に日本一の直線区間があるように、函館本線もこの区間は長い直線が続き、特急「カムイ」「ライラック」をはじめとする優等列車や721系・731系・733系・735系電車による普通列車もその性能を遺憾なく発揮する。沿線は時折市街地を挟みながら田園風景が続き、車窓の変化は少ない。
並行する石狩川を妹背牛駅の手前で初めて渡り、納内駅 - 近文駅間は景勝地である神居古潭を長い神居トンネルで抜ける。1969年に切り替えられた新線は複数の山を神居トンネルをはじめとする合計5本のトンネルで貫き、複線・電化の際に曲線緩和と距離短縮を目的として建設されたが、引き換えに車窓風景を失った。石狩川の屈曲に合わせて河岸を通っていた旧線は「旭川サイクリングロード」として整備されており、途中の神居古潭駅跡には旭川市の有形文化財に指定され再整備された駅舎やホームが残されているほか、3両の蒸気機関車も静態保存されている。
近文駅を過ぎて再び石狩川を渡ると、終点の旭川駅に到達する。かつては構内南側にヤードや機関庫などが広がっていたが「北彩都あさひかわ」計画に伴いすべて撤去され、跡地に高架化された駅舎を新築し、2010年（平成22年）10月10日に一次開業した。
函館本線 運行形態
室蘭本線・千歳線を経由して函館市 - 札幌市間を結ぶ幹線の一部で、特急「北斗」がほぼ1 - 2時間間隔で運転される「特急街道」となっているが、新函館北斗駅 - 長万部駅間は非電化で、一部区間では単線のままである。
なお優等列車の大沼駅 - 森駅間については、定期特急列車はすべて距離の短い駒ヶ岳回りの本線（大沼駅 - 大沼公園駅 - 駒ヶ岳駅 - 森駅間）経由で運転される。かつての特急・急行列車は本線の急勾配を避けるため、上りが砂原支線（大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間）・下りが本線（こちらが勾配を下る形となる）と分けて運転されていた。しかし、時代とともにエンジンをはじめとする車両性能が向上したことや、観光地である大沼公園があることから、特急列車のルートは次第に上下問わず本線経由に移行していった。なお、貨物列車は現在でも大沼駅 - 森駅間で上りが砂原支線・下りが本線と上下別の運転を行っている。七飯駅 - 大沼駅間は、2016年（平成28年）3月25日まで下り特急列車は藤城支線を経由していたが、同年3月26日以降は新函館北斗駅に停車するため、特急列車は上下とも本線経由で運転されている（下り貨物列車は現在も藤城支線を経由している）。
函館本線 運行形態
1986年11月1日のダイヤ改正で特急「北海」・急行「ニセコ」が廃止されて以降、この区間では定期優等列車が設定されていない。ただし、ニセコ駅 - 札幌駅間などに臨時特急が運行されることがある。
年間約450万人の都市間輸送量があるこの2都市間や、その中間都市を結ぶ特急「カムイ」「ライラック」が30分から1時間間隔で運転されている。また、旭川以東に直通し石北本線を経て北見・網走方面へ向かう特急「オホーツク」、宗谷本線を経て名寄・稚内方面へ向かう特急「宗谷」も運行されている。なお、旭川駅で函館本線の特急と石北本線または宗谷本線の特急を改札を出ないで乗り継ぐ場合、特急料金を通算する特例がある。
このほか札幌駅 - 白石駅間には千歳線から優等列車が乗り入れる。室蘭本線を経由し上記函館方面から来る列車のほか、途中の東室蘭駅からの特急「すずらん」、石勝線経由で帯広・釧路方面を結ぶ特急「とかち」「おおぞら」が走る。これら千歳線からの列車は併設された千歳線列車用の複線を走行する。
函館本線 運行形態
函館駅を中心に普通列車が運転されている。運行区間は函館駅 - 長万部駅間の直通列車のほか、区間列車が函館駅 → 七飯駅間、函館駅 - 新函館北斗駅間（「はこだてライナー」）、函館駅 - 大沼公園駅間、函館駅 - 森駅間、森駅 - 長万部駅間などに設定され、函館駅に近いほど列車の本数が多くなっている。また、函館駅 - 五稜郭駅間には毎時1本程度道南いさりび鉄道線の普通列車も乗り入れる。函館 - 新函館北斗間は毎時2本程度が確保される一方、森駅 - 長万部駅間は普通列車に限れば1日6往復のみの運転である。
2016年3月25日までは快速列車として長万部発函館行きで「アイリス」が上りのみ設定されていた。
「はこだてライナー」を除く全普通列車がワンマン運転となっている。函館駅‐新函館北斗駅間は運賃収受を駅で行う都市型ワンマン運転で、すべてのドアから乗降できる。
砂原支線では、線路の路盤が脆弱であるため、時期は不詳だが渡島沼尻駅 - 渡島砂原駅間で徐行運転が行われていた。2018年4月11日にJR北海道が実施した軌道検測の結果を踏まえて、同月4月24日以降は徐行運転区間を銚子口駅 - 掛澗駅間へと拡大された。2018年12月1日以降は、この徐行運転による遅れを加味したダイヤ設定となっている。
函館本線 運行形態
七飯駅 - 大沼駅間は本線（新函館北斗駅・仁山駅経由）と新線（下り専用：藤城支線）に分かれるが普通列車は基本的に本線を走る。ただ一部の下り普通列車で藤城支線を通るものもあり、藤城支線を通る列車は新函館北斗駅と仁山駅は経由しない。2016年3月26日の北海道新幹線開業によるダイヤ改正で特急列車は本線経由に統一されたが、藤城支線を通る普通列車も引き続き運転される。なお、1996年（平成8年）12月4日に貨物列車の速度超過による脱線事故のため線路・路盤が変形し、仁山駅経由の本線が不通となった際、復旧まで藤城支線を上下単線として使用していたことがあった。
大沼駅 - 森駅間は本線と砂原支線に分かれている。
この区間では小樽駅を中心に列車が設定されており、全定期列車が各駅停車で運転され、ローカル輸送に徹している。朝に蘭越駅発札幌駅行き、夕方に札幌駅発倶知安駅行きでそれぞれ1日1本運転される快速列車「ニセコライナー」（旧称「マリンライナー」）もこの区間内では各駅停車となる。普通列車は、札幌駅直通が朝に1往復存在する以外は小樽駅で系統が分離されている。小樽駅発着の列車は多くが倶知安駅折り返しで設定されているが、長万部駅発着の直通列車や、然別駅・余市駅折り返しの区間列車も設定されている。近年倶知安駅での系統分割が増加しており、長万部駅・蘭越駅発着の列車は倶知安駅折り返しとなるものが多い。
函館本線 運行形態
小樽駅に近づくにつれて運行本数が増え、余市駅 - 小樽駅間では1時間に1 - 2本程度（時間帯により2時間近い間隔が開くこともあり、並行の路線バスがはるかに多く設定されている）の運転となっている一方、長万部駅 - 蘭越駅間では1日に下り4本・上り5本のみの運行になっている。
2010年12月4日現在、快速「ニセコライナー」1往復と朝の倶知安発苫小牧行き1本、夜の小樽発倶知安行き1本を除き、ワンマン運転を実施している。例外があるのは、該当列車がワンマン運転に対応していないキハ201系による運用のためで、小樽駅 - 倶知安駅・蘭越駅間でも車掌が乗務している。
札幌近郊区間として千歳線直通の快速「エアポート」および普通列車が札幌駅を基軸に運転されている。札幌を起点とした都市圏輸送量（平成15年）は札幌駅 - 小樽駅間で年間2,365万人、札幌駅 - 岩見沢駅間で年間1,440万人に達している。ただし、札幌駅が始発・終着となる列車はあまり多くなく、札幌駅を越えて両方面を直通する運行形態が中心となっている。函館本線内で手稲・小樽方面と江別・岩見沢方面を結ぶ列車のほか、手稲・小樽方面と千歳線の千歳・新千歳空港および室蘭本線の苫小牧方面を結ぶ列車も多い。また手稲駅 - 札幌駅間には、特急車両の札幌運転所への回送を兼ねた「ホームライナー」が朝に下り3本運転されている。
函館本線 運行形態
小樽駅・手稲駅・札幌駅発着で岩見沢駅からさらに滝川方面と直通する列車も朝夕を中心に存在し、旭川駅発着列車も1往復設定されている。
桑園駅 - 札幌駅間は札沼線（学園都市線）用の単線が、札幌駅 - 白石駅間は千歳線用の複線がそれぞれ別線として存在し、いずれの列車もその別線を経由して札幌駅まで乗り入れている。
小樽駅 - 岩見沢駅間は日中の一部時間帯を除き、1時間間隔のパターンダイヤが組まれている。1時間に札幌駅 - 手稲駅間で7 - 8本、札幌駅 - 江別駅間で4 - 5本の運行となっている。手稲駅 - ほしみ駅・小樽駅間および江別駅 - 岩見沢駅間では運行本数が減って2 - 3本程度となる。
2007年9月30日までは、日中の大部分の区間快速が手稲駅 - 江別駅間を通して快速運転を行っていたが、翌10月1日のダイヤ改正でこの運行形態の列車は廃止され、手稲駅 - 札幌駅および札幌駅 - 江別駅間のどちらかを区間快速とする運転となった（「いしかりライナー」も参照）。
2020年3月14日ダイヤ改正より、区間快速通過駅の利用者増加に伴い、区間快速「いしかりライナー」を普通列車に置き換え・減便する形で運転を終了した。
手稲駅では快速と普通列車との相互接続が行われている。
2024年3月16日改正ダイヤの日中の各区間における1時間あたりの平均的運転本数は以下の通り。
函館本線 運行形態
かつては普通列車の多くが小樽・手稲・札幌方面と滝川・旭川方面を直通運転していたが、現在では朝夕の一部列車を除いて岩見沢駅で系統分割されており、札幌方面と滝川・旭川方面を普通列車で移動する場合、ほとんどが岩見沢駅で乗り換えとなる。札幌駅 - 旭川駅間では快速運転を行っておらず、すべての普通列車が各駅に停車する。
苗穂・旭川・苫小牧の各運転所に配置されている気動車の効率的な運用のために、この区間では気動車による列車も設定されている。一部を除きワンマン運転を実施している。
区間列車は岩見沢駅 - 深川駅間および岩見沢駅 - 滝川駅間と滝川駅 - 旭川駅間に設定されているほか、深川駅 - 旭川駅間に留萌本線直通の普通列車が1往復のみ設定されている。なお、この区間で他に接続する室蘭本線・根室本線への直通列車は存在しない。
岩見沢駅 - 滝川駅間では1時間に1本程度の普通列車が運転されているが、2時間ほど間隔が開く場合もある。滝川駅 - 深川駅間ではさらに本数が少なく、頻繁に往来する特急列車とは対照的に3時間以上普通列車が運転されない時間帯もある。
函館本線 運行形態
貨物列車は、五稜郭駅 - 長万部駅間と札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行されている。函館駅 - 札幌駅間を直通する長距離旅客列車と同様に、長万部駅 - 札幌貨物ターミナル駅間は急勾配の続く「山線」を避け、距離は長いが線形の良い室蘭本線・千歳線を経由する。
五稜郭駅 - 札幌貨物ターミナル駅間には、コンテナ車のみで編成された定期の高速貨物列車が1日上下21本ずつ設定され、室蘭本線・千歳線とともに、本州と北海道を結ぶ幹線として機能している。なお、函館駅 - 長万部駅間の貨物駅は五稜郭駅のみで、貨物列車は運転停車を除き、途中駅には停車しない。
また五稜郭駅は青函トンネル用電気機関車EH800形が乗り入れるため、道内の貨物駅で唯一着発線が電化されている。新函館北斗駅 - 小樽駅・東室蘭駅間は非電化のため、すべての貨物列車は五稜郭駅（函館貨物駅）にて機関車交換を行う。五稜郭以北に営業運転の電気機関車は乗り入れず、海峡線・道南いさりび鉄道線を除いて道内を運行するすべての貨物列車はDF200形ディーゼル機関車が牽引する。五稜郭駅以外の電化区間上（東室蘭駅 - 沼ノ端駅 - 札幌駅間と小樽駅 - 北旭川駅間）にある道内各貨物駅は着発線を含めすべて非電化である。
函館本線 運行形態
札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行される列車は、基本的に宗谷本線に乗り入れ北旭川駅を起点・終点としている。この区間では、高速貨物列車に加え、専用貨物列車も運行されている。定期の高速貨物列車は、札幌貨物ターミナル発北旭川行が1日4本、北旭川発札幌貨物ターミナル行が1日2本運行されているほか、北旭川発で岩見沢駅から室蘭本線に乗り入れ、苫小牧・東室蘭方面へ向かう列車が1日2本運行されている。季節運行の臨時高速貨物列車は、根室本線富良野駅や石北本線北見駅と札幌貨物ターミナル駅を結んでいる。札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間の貨物駅は、札幌貨物ターミナル駅と滝川駅がある。
2014年5月までは室蘭本線本輪西駅 - 北旭川駅間で石油製品を輸送するタンク車を連結する専用貨物列車も運行され、苫小牧駅 - 岩見沢駅間を室蘭本線、岩見沢駅 - 旭川駅間を函館本線を経由していた。当時、本輪西発北旭川行の列車は1日2本運行されており、その逆の、北旭川発本輪西行のタンク車返送列車は1日1本運行されていた。これらの列車を補完する臨時の専用貨物列車も、本輪西駅 - 北旭川駅間に1日1往復設定されていた。
なお、JR貨物は札幌貨物ターミナル駅 - 苗穂駅間においても第二種鉄道事業者となっているが、この区間を定期的に運行する貨物列車は設定されていない。
定期列車のみ
函館本線 使用車両
道南いさりび鉄道線直通列車については「道南いさりび鉄道線#使用車両」を、千歳線直通列車については「千歳線#運行形態」を参照。室蘭本線直通列車については「室蘭本線#使用車両」も参照。
普通列車は気動車と電車で運転されている。特急・快速列車については、各列車の記事も参照。
789系
特急「カムイ」「ライラック」として札幌駅 - 旭川駅間で運用。
721系
小樽駅 - 滝川駅間の普通列車で使用されている。3両編成は731系、733系（0番台）、735系と連結して運転されることもある。岩見沢駅 - 旭川駅間の普通列車にも使用されていたが、737系への置き換えで消滅した。
6両編成は小樽駅 - 岩見沢駅間の普通列車で使用されている。また特別快速・快速「エアポート」にも使用され、733系（3000番台）との共通運用である。
731系
小樽駅 - 滝川駅間で運用されている。721系・733系（0番台）・735系との併結運転があるほか、キハ201系との協調運転も行われている。
733系
0番台（3両編成）は小樽駅 - 滝川駅間で運用されている。721系・731系・735系と連結して運転されることもある。
函館本線 使用車両
3000番台（6両編成）は小樽駅 - 岩見沢駅間の普通列車で使用されている。また特別快速・快速「エアポート」にも使用され、721系（6両）との共通運用である。
1000番台（3両編成）は函館駅 - 新函館北斗駅間の快速・普通「はこだてライナー」として使用されている。
735系
小樽駅 - 滝川駅間で運用されている。721系・731系・733系（0番台）と連結して運転されることもある。
737系
岩見沢駅 - 旭川駅間の普通列車で使用されている。同区間にて使用されていた721系および気動車の運用を置き換えた。
キハ283系
特急「オホーツク」として札幌駅 - 旭川駅間で運用されている。かつては特急「スーパーおおぞら」「スーパー北斗」として運用されていた。
キハ261系
0番台は特急「宗谷」として札幌駅 - 旭川駅間で、1000番台は特急「北斗」「おおぞら」「とかち」および「ホームライナー」として手稲駅 - 白石駅間で運用されている。
キハ40形
函館駅 - 長万部駅間を走る大半の気動車普通列車が函館運輸所所属の本形式で運転されている。また、岩見沢駅 - 旭川駅間の普通列車の一部にも使用されている。長万部駅 - 札幌駅間での運用はH100形への置き換えで消滅した。
函館本線 使用車両
キハ54形
旭川運転所所属車両が留萌本線乗り入れ列車（1日1本のみ）として深川駅 - 旭川駅間で運用されるほか、同列車の間合い運用で深川駅 - 旭川駅間の区間列車に使用されている。
キハ150形
苫小牧運転所所属車両が室蘭本線の間合い運用としてキハ40形と共通運用で岩見沢駅 - 滝川駅間で運転され、旭川運転所所属車両がキハ54形と共通運用で留萌本線への送り込み運用として深川駅 - 旭川駅間で運転される。函館運輸所所属車両がキハ40形と共通運用で函館駅 - 長万部駅間で運転される。
キハ201系
苗穂運転所所属。快速「ニセコライナー」および普通列車として蘭越駅 - 岩見沢駅間で使用されている。前述の通り、731系との協調運転が行われている。
H100形
長万部駅 - 札幌駅間の普通列車と、札幌駅 - 旭川駅間の一部の普通列車で使用されている。ただし小樽駅 - 札幌駅間、および札幌駅 - 岩見沢駅間はそれぞれ苗穂運転所からの入出庫を兼ねた1本のみである。
函館本線 データ
単線・複線
単線区間：
七飯駅 - 森駅間（8字区間）
鷲ノ巣信号場 - 山崎駅間（隣駅）
黒岩駅 - 北豊津信号場間（隣駅）
長万部駅 - 小樽駅間
複線区間：
函館駅 - 七飯駅間
森駅 - 鷲ノ巣信号場間
山崎駅 - 黒岩駅間（隣駅）
北豊津信号場 - 長万部駅間
小樽駅 - 旭川駅間
桑園駅 - 札幌駅間は札沼線の単線併設のため、三線である。
札幌駅 - 白石駅間は千歳線の複線併設のため、複々線である。方向別運転。
札幌貨物ターミナル駅 - 厚別駅間は貨物線の単線併設のため、三線である。
区間ごとの輸送密度は以下の通り。
区間ごとの収支（営業収益、営業費用、営業損益）と営業係数は以下の通り。いずれも管理費を含めた金額である。▲はマイナスを意味する。なお、小樽駅 - 札幌駅 - 岩見沢駅間は、札幌圏各線と合わせたデータのみが公表されており、単独のデータは不明。
函館本線 駅一覧
全駅北海道内に所在。なお、全区間において駅ナンバリングが設定されているが、駅ナンバリング順ではなく、函館駅から下り方向に記述。駅ナンバリングの詳細については「北海道旅客鉄道の駅ナンバリング・区間カラー」を参照。
貨物支線
小樽築港駅 - 浜小樽駅 (3.2 km)：1984年2月1日廃止。
桑園駅 - 札幌市場駅 (1.6 km)：1978年10月2日廃止。
白石駅 - 東札幌駅 (3.0 km)：1986年11月1日廃止。
東札幌駅 - 月寒駅 (2.7 km)：1973年9月10日千歳線（旧線）から編入。1976年10月1日廃止。
近文駅 - 旭川大町駅 (2.9 km)：1978年10月2日廃止。
南美唄支線
美唄駅 - 南美唄駅 (3.0 km)：1973年9月9日廃止。貨物線だが、一時期客扱いがあった。
上砂川支線
砂川駅 - 下鶉駅 - 鶉駅 - 東鶉駅 - 上砂川駅 (7.3 km)：1994年（平成6年）5月16日廃止。
旧線
納内駅 - 神居古潭駅 - 春志内信号場 - 伊納駅：新線切り替えのため1969年9月30日廃止。
廃止区間上にあるものは除く。括弧内は営業キロ。
札幌市交通局
札幌市交通局（さっぽろしこうつうきょく、英: Sapporo City Transportation Bureau）は、札幌市の公共交通事業部門であり地方公営企業にあたる。現在は札幌市内で市営地下鉄（高速電車）を運行している。
1930年（昭和5年）から2004年（平成16年）3月まで市営バスを運行していたが、赤字経営に伴う財政難からバス事業より撤退し、路線や車両などを民営バス会社に譲渡した。また、1927年（昭和2年）から市営電車（路面電車）を運営していたが、2020年（令和2年）4月1日より上下分離方式に移行し札幌市交通事業振興公社の運営となった（市電の施設は軌道整備事業者として引き続き交通局が保有）。そのため、福岡市交通局に次ぐ二局目の地下鉄専業の地方公営企業となった。
ロゴマークの「ST」はSapporo City Transportation Bureauの頭文字である。
札幌市交通局 概要
1927年（昭和2年）市内の路面電車を市営化したのが始まりであり、1930年（昭和5年）にバス事業を、1971年（昭和46年）に地下鉄事業を開始した。
札幌市の交通事業は、長く電車、バス、地下鉄の三部門からなったが、1990年代後半以降、不況で圧迫された市の財政に対する大きな負担要素になっている。
1995年（平成7年）から札幌市では公共交通機関の利用者が減少しており、これは長期不況の影響だけでなく、自家用車利用の増加が原因と考えられている。それゆえ、各事業とも将来の増収を見込むことは難しいとされてきた。
約7000億円の建設費の8割を借入で賄った地下鉄は、借入金に対する金利負担が重くのしかかっている。市営バスは収益が出る構造ではなく、恒常的に赤字であった。もっとも経営状態が良好な路面電車ですら、補助金無しには経営が成り立たず、2002年（平成14年）度までに4401億円の累積欠損金を計上するに至った。
札幌市交通局 概要
札幌市は、1991年（平成3年）から経営改善計画を打ち出し、2001年（平成13年）度に新たに交通事業改革プランを策定し、経営の効率化を図ろうとしている。この一環として、バス事業を2000年（平成12年）4月から段階的に民間事業者へ移管し、2004年（平成16年）3月末をもって廃止した。路面電車についても、2002年（平成14年）に赤字に転落したこと、車両の老朽化が進んでいること、将来的に乗客数の伸びが見込まれないことから民間委託や廃止も視野に入れた検討が進められていたが、2005年（平成17年）2月に札幌駅への延長等の路線計画や民間活力導入による積極投資により存続を図る方針が決められた。赤字額が大きかった地下鉄は2004年（平成16年）度より「10か年経営計画」を実行中であり、ワンマン化や駅業務の委託、工場業務の外注化など、経費削減に努めている。一方、土日祝日に限り使用できる地下鉄専用一日乗車券「ドニチカきっぷ」の販売や駅構内へのテナント誘致、地下鉄車内で音声広告を導入するなど、新たな収益も確保している。金利負担・減価償却費の減少も加わり、2006年（平成18年）度には25年ぶりの黒字化に成功している。企業債の残高は開業以来増加を続け、1998年度（平成10年度）にはピークの5,170億円であったが順調に減少しており2023年度（令和5年度）末時点で2,112億円にまで減少している。
札幌市交通局 概要
その後はインバウンド需要や高齢者の免許返納、若年層の車離れ、公共交通機関利用による環境負荷軽減意識の高まりなどで、2020年代初めにコロナ禍による落ち込みがあったものの、2012年（平成24年）頃から利用者が増加しつつある。前述のようにバブル期の膨大な地下鉄の建設債務は順調に減少しており、2024年11月11日には、半導体メーカーラピダス関連施設の建設の検討をあわせた清田区方面への根強い延伸要望が陳情されており、札幌市長は具体的に検討すると発言している。
なお、1958年7月に開業した藻岩山ロープウェイ（藻岩山索道事業）は、1985年6月に札幌交通開発公社に移管された（同社は1998年12月に札幌振興公社に合併）。
札幌市交通局 路線・施設
3線合計48.0km、一日平均乗車人員62.9万人（2024年度）
（最寄駅（出入庫線の分岐駅）：所属車両）
地域公共交通の活性化及び再生に関する法律で定める軌道運送高度化事業による上下分離方式を2020年度に導入し、軌道整備事業者として以下の路線の施設を保有している。電車の運行は軌道運送事業者である札幌市交通事業振興公社が担当している。
4線合計 8.9 km
地下鉄駅併設のものを中心にバスターミナルを管理している。バス事業から撤退したため現在は民間会社が乗り入れ、各社から使用料を徴収している。
2017年（平成29年）10月1日現在の施設は以下の通り。交通局以外が管理する施設は備考欄に管理者を注記する。乗り入れ事業者は各バスターミナルあるいは駅記事を参照。なお、周辺の路上停留所に発着し施設を使用しない場合は乗り入れ事業者に含まれない。
札幌市交通局 沿革
1971年（昭和46年）
10月：電車第1次路線縮小。苗穂線・豊平線・北5条線・西20丁目線を廃止。
12月：電車第2次路線縮小。鉄北線（札幌駅前 - 北24条間）・西4丁目線（三越前 - 札幌駅前間）を廃止。
12月16日：東名阪以外では初となる地下鉄である、地下鉄南北線が開業（北24条 - 真駒内間）。定期券での「地下鉄⇔電車・市バス乗継料金制度」実施。
1994年（平成6年）
1月：電車・市バス・地下鉄の新デザイン採用。
4月1日：運輸関係職員（駅係員・乗務員など）の制服デザインを変更。
4月：定期観光バスを北海道中央バスに移譲。
6月：地下鉄改札機で新カードシステム対応化。
10月14日：地下鉄東豊線延長部開業（豊水すすきの - 福住間）。南北線「霊園前」駅を「南平岸」駅に改称。電車・市バス料金箱カード対応化。
札幌市交通局 札幌市交通事業振興公社
札幌市交通局事業管理部総務課が所管する法人に一般財団法人札幌市交通事業振興公社がある。地下鉄駅業務、定期券発売業務、遺失物取扱業務などを行っており、2020年度（令和2年度）からは軌道事業の上下分離方式の導入に伴い軌道運送事業も行っている。
札幌市交通事業振興公社は札幌市交通資料館の管理も行っている。
理想気体
理想気体（りそうきたい、英: ideal gas）または完全気体（かんぜんきたい、英: perfect gas）は、圧力が温度と密度に比例し、内部エネルギーが密度に依らない想像上の気体である。気体の最も基本的な理論モデルであり、より厳密な他の気体の理論モデルはすべて、低密度では理想気体に漸近する。統計力学および気体分子運動論においては、気体を構成する個々の粒子の大きさが無視できるほど小さく、構成粒子間には引力が働かない系である。
実際には、どんな気体分子にも、ある程度の大きさがあり、分子間力も働いているので、理想気体は実在しない。理想気体に対して現実の気体は、実在気体または不完全気体と呼ばれる。実在気体も、低圧で高温の状態では理想気体に近い振る舞いをするため、常温・常圧において、実在気体を理想気体とみなしても問題ない場合は多い。
理想気体 状態方程式
理想気体の状態方程式には2ないし3種のバリエーションがある。大きな違いは、気体を粒子の集まりとみなすか否かである。式の上での形式的な違いは、平衡状態における理想気体の圧力 p が
である。
温度 T、体積 V、質量 m の平衡状態における、理想気体の圧力 p は
で表され、質量密度 m/V と温度 T に比例する。比例係数 Rs は比気体定数と呼ばれる。係数 Rs は [エネルギー]×[温度]−1×[質量]−1 の次元を持つ定数で、気体の種類によって異なる。例えば空気の比気体定数は Rair = 287 J kg−1K−1 である。この状態方程式は、気体の構成粒子の存在を前提としない場合でも意味を持つ式である。
統計力学によると、体積 V の容器の中に古典力学に従う N 個の自由粒子が閉じ込められているとき、温度 T の平衡状態におけるこの気体の圧力 p は
で与えられ、数密度 N/V と温度 T に比例する。比例係数 kB は気体の種類によらない普遍定数で、ボルツマン定数と呼ばれる。 kB の次元は [エネルギー]×[温度]−1 である。粒子数 N が式中に現れていることから明らかなように、この状態方程式は、気体の構成粒子の存在を前提としなければ意味を持たない。
理想気体 状態方程式
温度 T、体積 V、物質量 n の平衡状態における、理想気体の圧力 p は
で表され、モル体積 V/n に反比例し、温度 T に比例する。比例係数 R は気体の種類によらない普遍定数で、モル気体定数と呼ばれる。R は [エネルギー]×[温度]−1×[物質量]−1 の次元を持ち、その値はボルツマン定数 kB にアボガドロ定数 NA を掛けたものに等しい。また、比気体定数 RM に気体のモル質量 M を掛けたものにも等しい。この状態方程式は、通常は、気体の構成粒子の存在を前提としている。なぜなら国際単位系では、気体の物質量 n は構成粒子数 N を NA で割ったものとして定義されるからである。ただしSIの定義にこだわらなければ、気体の構成粒子の存在を前提しなくても、純粋に巨視的な物理学の範囲内でこの状態方程式に意味を持たせることができる。
理想気体 エネルギーと熱容量
気体の振る舞いは状態方程式だけでは決まらず、エネルギー、あるいは熱容量に関する情報が必要であり、これは理想気体に関しても同様である。
理想気体の持つ性質として、断熱自由膨張では温度が変化しないことが挙げられて、これは状態方程式から一般的に導かれる性質である（ジュールの法則）。
この性質は温度が体積には依存せず、エネルギーだけの関数であり、逆に言えばエネルギーが体積には依存せず、温度だけの関数であることを言っている。
エネルギーの温度依存性は、適当なモデルの仮定の下で統計力学を用いれば、温度に線型に依存することが導かれる。
エネルギーが温度に線型に依存するということは、比熱容量が定数であることを意味する。
単に理想気体と呼ぶ場合に比熱容量が定数であるか否かは文献によるので注意が必要である。
統計力学への理論的なつながりが意識される物理学系の教科書などでは、通常は理想気体の比熱容量は定数であるとされる場合が多く、定数でない場合は半理想気体や半完全気体と呼び分けられる。
これに対して、理想気体に比熱容量の定数性を要求しない文脈では、比熱容量が定数である場合に狭義の理想気体と呼び分けられる。
温度 T、物質量 n の平衡状態における狭義の理想気体の内部エネルギーは
理想気体 エネルギーと熱容量
で表される。
ここで係数 c は理想気体の物性を反映した無次元の定数である。また、μ*, u*, U* は適当なエネルギーの基準点で積分定数に相当する。
エネルギーの基準点は化学反応の議論においてのみ意味をもつ定数である。
このときエンタルピーは
となる。
内部エネルギーとエンタルピーの形からモル熱容量は
となる。
従って無次元の定数 c は比熱比と
で関係付けられる。
適当なモデルを仮定して統計力学を用いれば、係数 c は構成粒子一つあたりの力学的自由度の 1/2 に相当することが導かれる。
構成粒子が内部自由度のない剛体回転子とみなせる場合は、構成粒子の幾何学的対称性で決まり、粒子が球対称（これはしばしば単原子理想気体と呼ばれる）であれば3つの併進の自由度をもち、 c = 3/2 となる。
粒子が軸対称である場合は3つの併進の自由度に加えて2つの回転の自由度をもつため c = 5/2 となり、粒子が非対称である場合には3つの回転の自由度を持つため c = 3 となる。
理想気体 エネルギーと熱容量
現実の分子で剛体回転子とみなせる分子は少なく、内部自由度を考える必要がある。2原子分子であれば、軸対称粒子としての5つの自由度に加えて振動の自由度を1つもつ。充分に温度が高ければ振動モードが励起されて c = 3 に近づく。
例えば一酸化炭素 CO は c = 2.50 だが、二酸化炭素 CO2 は c = 3.46 である。水蒸気 H2O は c = 3.04 だが、二酸化硫黄 SO2 は c = 3.80 である。二原子分子に限っても塩素 Cl2 は c = 3.08 であって、5/2 よりもむしろ 3 に近い。希ガス、酸素、窒素、水蒸気などの少数の例外を除けば、比例係数 c は分子式から手計算で求められる数値ではない。ファンデルワールス定数 a, b と同様に、比例係数 c は実際の気体の熱力学的性質を再現するように定められるパラメータである。また、剛体回転子とはみなせない分子の標準定積熱容量は、温度により少なからず変化する。それにも関わらず狭義の理想気体という気体の理論モデルをあえて考えるのは、エントロピーなどの表式がきわめて簡単になるからである。また、内部エネルギーを表す近似式としてそれで十分な場面も多い。とくに空気の主成分である酸素、窒素、水蒸気は（結露しない限り）比較的広い温度・圧力範囲で狭義の理想気体とみなせる。
理想気体 その他の諸関数
熱力学における重要な状態量であるエントロピーは、単一成分の流体では
で与えられ、狭義の理想気体の場合は状態方程式と熱容量の具体的な形を用いて
となる。
ここで σ*, T*, p° は積分定数で、それぞれエントロピー、温度、圧力の基準を与える。
圧力の基準点としては、しばしば標準状態圧力が用いられる。
状態方程式と内部エネルギーの式を用いれば
と表わすこともできる。
単一成分の流体では、化学ポテンシャルの圧力による微分が
で与えられるので、理想気体の場合は状態方程式から
と書くことができる。ここで積分定数に相当する μ° は標準化学ポテンシャルである。
この式は比熱容量の定数性を用いておらず、半理想気体においても成り立つ関係式である。
狭義の理想気体においては、先に導入した定数を用いれば
と表わされる。
熱力学関数は自然な変数の組み合わせがあり、エントロピーの自然な変数は内部エネルギーと物質量、および体積やその他の示量性変数である。
完全な熱力学関数としてのエントロピーは
である。
これを内部エネルギーについて解くことで、完全な熱力学関数としての内部エネルギーが
と得られる。
完全な熱力学関数としての自由エネルギーは
となる。
理想気体 理想混合気体
成分 i の多寡を ni で表すとき、多成分の理想気体の状態方程式と内部エネルギーは
である。
エネルギーの基準点 μi*と物性を反映した無次元の定数 ci は各々の成分ごとに導入される。
成分 i の多寡を物質量で量る場合には気体定数は物質の種類に依らない普遍定数であるが、質量で量る場合には物性を反映して各々の成分ごとに導入される。
理想混合気体であっても組成が変化しない場合は単一成分の流体と同じように振る舞うので、エントロピーが
となる。積分定数 S* は温度と圧力に依存しないという意味での定数であるが、組成に依存して定まる関数である。
これを変形して
と表わしたとき、ΔmixS は混合のエントロピーと呼ばれ
である。
これは同じ温度と圧力での純粋な成分 i の系を集めたものと、それらを同じ温度と圧力のまま混合した系とのエントロピーの差である。
理想気体 半理想気体
比熱容量の定数性が要求されない半理想気体においては、エンタルピーとエントロピー、およびギブズエネルギーがそれぞれ
と表わされる。
ここで η* は積分定数に相当するエネルギーの基準点である。
構成粒子の並進運動の自由度のため、半理想気体の定圧モル熱容量について任意の温度で
が成り立つ。
理想気体 性質
理想気体に成立する法則として代表的なものには次のものが挙げられる。
理想気体の等温圧縮率 κT は気体の種類に依らない。
理想気体の熱膨張率 α は気体の種類に依らない。
アボガドロの法則は、同一圧力、同一温度の条件下では、気体の種類に関係なく同体積に同じ数の分子を含むというもの。
この法則は、気体の構成粒子の存在を前提としなければ意味を持たない。
理想気体の混合気体について、その圧力が混合気体を構成する個別の気体の分圧の和であるという法則。
この法則が成り立つ条件は、気体の構成粒子の存在を前提するか否かで異なる。
構成粒子の存在を前提する場合
気体の混合前後あるいは分離前後で構成粒子の総数が変化しない。
構成粒子の存在を前提しない場合
準静的な等温操作で混合あるいは分離のための仕事 Wmix が無視できる。
理想気体の二つのモル熱容量の差は
となる。この関係はマイヤーの関係式と呼ばれる。この関係式は状態方程式から導かれる性質で、半理想気体についても成り立つ。
準静的な断熱過程においては、エントロピーが一定となる。
狭義の理想気体においては、対数の性質を用いてエントロピーの式を変形すれば
となり、物質量が変化しないとすれば
の関係が導かれ、さらに状態方程式を用いて
の関係が導かれる。これらはポアソンの法則と呼ばれる。この法則は狭義の理想気体に対してのみ成り立つ法則である。半理想気体では近似的にのみ成り立つ。
理想気体 統計力学による再現
理想気体の手短な解説において
という説明がなされることがある。しかし、分子の体積と相互作用の両方が厳密にゼロだったなら、分子同士が衝突することはありえない。そのため気体が熱平衡に達するには、容器内壁を介して間接的に分子がエネルギーを互いにやり取りしなければならない。ところが容器内壁と分子の衝突が完全弾性衝突だったなら、それも不可能である。したがって、分子の体積がゼロ、相互作用がゼロ、完全弾性衝突だったなら、どれだけ時間が経っても気体が熱平衡に達することはない。
上の3条件のいずれかを適当に緩めると、気体を熱平衡状態にすることができる。例えば、容器内壁と分子の間にエネルギーのやり取りを許せばよい。そうすると壁を温度 T の熱浴とみなせるので、カノニカル分布の方法が使える。
あるいは、完全弾性衝突の条件をそのままにして
理想気体 統計力学による再現
としてもよい。ここで微小剛体球の半径は、実際の分子の大きさよりもずっと小さい値、例えば 1 fm（核子くらいの大きさ）を仮定する。剛体球なので、粒子間距離が球の直径より小さくなろうとしたときには強い斥力が働いて粒子同士の衝突は完全弾性衝突となるが、粒子間距離が球の直径より少しでも大きいときには粒子間に相互作用が働かない。理想気体の体積中で構成粒子の占める体積が十分に小さければ、この系はほとんど独立な粒子の集まりとなるので理想系である。容器内壁との衝突が完全弾性衝突ということは、この壁が断熱壁であるということなので、体積 V と 粒子数 N が一定であれば、この系は孤立系である。よってボルツマンの公式によりエントロピーを求めることができる（ミクロカノニカルアンサンブル）。
単原子理想気体の性質は、粒子の並進運動の分配関数から計算できる。すなわち、容器内壁以外でポテンシャルがゼロであるようなハミルトニアンを用いることで、単原子理想気体の性質が統計力学により再現される。
狭義の理想気体の性質は、分子の並進と回転の分配関数から計算できる。分子を古典力学に従う剛体回転子とみなすと、理想気体の熱容量が温度に依存しないことが統計力学により再現される。
半理想気体の性質は、分子の並進と回転と振動の分配関数から計算できる。必要であれば分子の電子状態の分配関数も考える。調和振動子のハミルトニアンを用いることで、理想気体の熱容量が温度に依存することが統計力学により再現される。窒素 N2、酸素 O2、水蒸気 H2O の熱容量が比較的広い温度範囲で一定とみなせるのは、これらの分子の分子振動を励起するのに必要なエネルギーが  kBT よりもずっと大きいためである。
理想気体 相転移
理想気体はどんな条件下でも相転移しない。これは理想気体が以下の性質を持つと仮定しているためである。
理想気体の体積中で気体分子の占める体積は無視できるほど小さい。
実在気体では、圧力を一定に保ったまま温度を下げていくと、液体か固体に相転移する。あるいは、温度を一定に保ったまま圧力を上げても、液体か固体に相転移する。それに対して理想気体では、圧力を一定に保ったまま温度を下げていくと、気体の体積が際限なく小さくなる。温度を一定に保ったまま圧力を上げても同様である。理論上は、絶対零度または圧力無限大の極限で理想気体の体積は 0 になる。理想気体では実在気体の相転移現象を再現できない。
理想気体を拡張したモデルに剛体球モデルがある。このモデルでは、気体分子は、分子と同程度の大きさの剛体球で表される。剛体球モデルでは、適度な低温または適度な高圧で、気体が固体に相転移する（アルダー転移）。このことから、理想気体で相転移が起こらないのは気体の分子の体積を無視したためであることが分かる。剛体球モデルでは平均自由行程を求めることができるので、粘度などの輸送係数について議論することができる。また、密度が低くて連続体とみなすことができない希薄気体を扱うこともできる。
理想気体 相転移
理想気体には気体分子間の引力が作用しない。
剛体球モデルでは、気体から液体への相転移が起きない。それに対して理想気体の別の拡張モデルであるファンデルワールス気体では、気液相転移が起こる。ファンデルワールス気体は、気体分子間の引力を考慮した理論モデルである。このことから、理想気体や剛体球モデルで気液相転移が起こらないのは気体分子間の引力を無視したためであることが分かる。
理想気体 極限法則としての理想気体
理想気体は気体の理論モデルである。理想気体は想像上の存在である、といってもよい。ボイル＝シャルルの法則が厳密に成り立つ気体は、現実には存在しない。理想気体の法則は、低圧の状態に近づくにつれて実在気体でも厳密に成り立つようになる極限法則である。
実在気体が理想気体と若干異なる性質を持つのは、気体分子に体積があり、分子間力が働いているためである。温度 T と分子数 N が一定の場合、気体が低圧の状態に近づくということは、気体分子の数密度が減るということだから、気体分子の体積と分子間力について次のことが言える。
どんな気体でも温度を一定に保ったまま低圧にすると、気体分子の体積と分子間力が無視できるようになるので、ボイル＝シャルルの法則が成り立つようになる。実在気体の状態方程式はすべて、低密度で理想気体に漸近する形になっている。例えばファンデルワールスの状態方程式
理想気体 極限法則としての理想気体
あるいはビリアル方程式
はどちらも、温度 T 一定、モル体積 Vm → ∞ の極限で理想気体の状態方程式となる。
同じ理由で、どんな気体でも圧力を一定に保ったまま高温にすると、密度が減少して気体分子の体積と分子間力が無視できるようになるので、ボイル＝シャルルの法則が成り立つようになる。ただしある程度の高温になると、どんな気体でも分子の解離や電離（プラズマ化）が起こるため、分子数 N が温度や圧力によって変化するようになる。そのような高温領域では、アボガドロの法則とドルトンの法則は成り立っても、ボイル＝シャルルの法則は成り立たなくなる。それゆえ「理想気体の法則は高温の状態に近づくにつれて実在気体でも厳密に成り立つようになる極限法則である」ということはできない。
理想気体 理想気体の応用
理想気体は、気体が関係する物理化学現象を解析する際に、気体のモデルとして多用される。例として
が挙げられる。
理想気体 歴史
気体の性質については、17世紀には盛んに研究がすすめられ、ボイルの法則やシャルルの法則などが発見されていた。そして19世紀に入った1802年、ジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックは、気体の体積は温度が１℃上昇すると266分の1だけ増加し、この増加の割合は気体の種類によらないという実験結果を発表した。さらに同じ時期に、ジョン・ドルトンも同様の結果を導き出した（しかし後に、ドルトンの測定値には計算の誤りがあり、実際はゲイ＝リュサックの値とは異なっていることが明らかになっている）。
気体の熱膨張率が気体の種類によらないというゲイ＝リュサックらの実験結果から、気体は物質の種類とは無関係の熱の普遍的な性質が現れると考えられるようになった。さらに、気体は固体や液体よりも熱膨張しやすく観測が容易であることも相まって、19世紀前半になると、熱学において気体の研究は重要な位置を占めるようになった。
しかしその後、このゲイ＝リュサックの結果に対して疑問が抱かれるようになった。フレードリク・ルードベリは1837年の論文で、ゲイ＝リュサックの実験は空気を乾燥していない条件での数値であって、乾燥させた空気では値が異なってくることを明らかにした。ハインリヒ・グスタフ・マグヌスはルードベリの実験を追試するとともに、体積が膨張する割合は気体によって異なることを発見した。
理想気体 歴史
アンリ・ヴィクトル・ルニョーは1842年の論文で、様々な気体について精密に実験した結果を発表した。そして、ゲイ＝リュサックらによる気体の基本的な性質が成り立つのは、特殊な条件下にある気体、すなわち理想気体に限られることを見出した。さらにルニョーは、気体が圧縮された状態にあると、理想気体からのずれは大きくなることを発見した。ルニョーは、これは圧縮によって分子間の引力が強くなったためだと推察した。
分子間力も考慮に入れた状態方程式は、1873年、ヨハネス・ファン・デル・ワールスによって作られた。
理想気体 歴史
ゲイ＝リュサックの理論が理想気体のみでしか成り立たないという発見は、温度計の分野において大きな転換点になった。そもそも温度計は、温度によって基準物質（水銀など）が体積変化（または圧力変化）する現象を利用している。そして当時は、熱の本質はカロリック（熱素）という物質であるという、カロリック説が主流であった。カロリック説によれば、温度とはカロリックの量で決まるため、カロリックの量を正しく反映させることのできる温度計が優れた温度計となる。そして、ゲイ＝リュサックの実験によれば、気体においてはどの気体でも熱膨張率が一定であるので、このことから気体は液体や固体と比べて物体の種類に影響されることなく、カロリックの量を正確に反映した体積変化をすると考えられていたのである。以上のことから、ピエール＝シモン・ラプラスは1825年、著書『天体力学』5巻において、気体である空気を基準物質とした空気温度計こそが真の温度計だと主張した。
しかし、ルニョーによって気体の熱膨張率が気体の種類によって異なることが明らかになると、空気温度計を真の温度計として他と比べて絶対視することはできなくなった。ウィリアム・トムソン（ケルヴィン卿）は1848年、特定の物質を基準物質として、それで絶対的な尺度を得ることはできないと述べた。
理想気体 歴史
実在の気体は理想気体の性質を満たさないが、高温になると理想気体と似たふるまいを示す。この現象について、カロリック説では、高温の気体ではカロリックの持つ膨張力（斥力）が強くはたらき、分子間力が無視できるようになるためだと説明されていた。それに対し、ルドルフ・クラウジウスは、高温では分子間力に対してなされる仕事が、外圧に対してなされる仕事と比べて無視できるほど小さくなるためだと述べ、カロリックを使わずにこの現象を説明した。
そしてクラウジウスは1850年の論文で、理想気体を取り上げて研究し、理想気体の状態方程式などから、熱力学第一法則（エネルギー保存の法則）を定式化した。さらにクラウジウスは同論文で、熱は低温の物体から高温の物体へとひとりでに流れることはないという、熱力学第二法則を初めて導き出した。
一方、ウィリアム・トムソン（ケルヴィン卿）は理想気体に基づいた理論を拒否した。そしてトムソンは、クラウジウス論文から1年遅れとなる1851年に、理想気体に限定しない形で熱力学第二法則を導き出した。さらに1854年には、同じく理想気体に頼らずに熱力学温度を定義した。トムソンは1878年、理想気体について、「そのどの性質もいかなる現実の物質によっても厳密には実現されず、そのいくつかの性質は未知で想像によってさえまったく与えることのできない完全気体と呼ばれるある架空の実在を最初に構成することによって、熱力学の理解はきわめて遅らされ、学生は不必要に混乱させられ、単なる浮砂にすぎぬものが温度測定の基礎として与えられてきた」と批判している。
荷電粒子
荷電粒子（かでんりゅうし、英: charged particle）とは、電荷を帯びた粒子のこと。通常は、イオン化した原子のことや、電荷を持った素粒子のことである。
核崩壊によって生じるアルファ線（ヘリウムの原子核）やベータ線（電子）は、荷電粒子から成る放射線である。質量の小さな粒子が電荷を帯びると、電場によって正と負の電荷が引き合ったり、反対に正と正、負と負が反発しあったりするクーロン力を受けたり、また磁場中でこういった粒子が運動することで進行方向とは直角方向に生じる力を受けたりする。これら2つの力をまとめてローレンツ力というが、磁場によって生じる力のほうが大きい場合には、電界による力を無視して磁場の力だけをローレンツ力ということがある。これはローレンツ力の定義式にある電界の項をゼロとおき（電界の影響が小さいゆえに無視する）、磁場の影響だけを計算した結果で、近似である。詳細はローレンツ力を参照。
イオン化
イオン化（イオンか、英語: ionization）は、電離（でんり）とも言い、電荷的に中性な原子、分子、ないし塩を、正または負の電荷を持ったイオンとする操作または現象である。
主に物理学の分野では荷電ともいい、分子(原子あるいは原子団)が、エネルギー(電磁波や熱)を受けて電子を放出したり、逆に外から得ることを指す。（プラズマまたは電離層を参照）
また、化学の分野では解離ともいい、電解質が溶液中においてや融解時に、陽イオンと陰イオンに分かれることを指す。
イオン化 概要
イオン化過程の一例をあげると、ある中性原子が電子(1個あるいは数個の価電子)を放出して、別の中性原子がこれを受け取る、電子の移動が起きる。電子を受け取った原子は負電荷に帯電して陰イオンとなり、電子を放出した方は正電荷に帯電して陽イオンとなる。このとき、ふたつのイオンが得た電荷量は、移動した電子の持つ電荷量(電気素量の整数倍)に等しく、符号は逆となり、和はゼロになる。
原子が電子を放出するには、原子核がクーロン力によって電子を電子軌道に束縛している力に匹敵するエネルギーが必要で、これをイオン化エネルギーと呼ぶ。
電子は光子を吸収したり、原子同士の衝突によりエネルギーを受け取って励起され、イオン化エネルギーを超えると軌道を離れて別の原子の軌道へ移動する。移動先の原子の電子軌道に入った電子は、励起エネルギー分のエネルギーを放出して安定化する。
溶液中でのイオン化傾向は、元素によってイオン化のしやすさに差があることを示している。原子の電子構造により安定化の度合いが異なるので、励起に必要なイオン化エネルギーの値や、電子を受けとる際の安定化エネルギーである電子親和力の値は、元素の種類やイオン化の進行状況の違いによってそれぞれ異なるエネルギー値をとる。
イオン化 概要
原子は、電子配置が閉殻(最外殻が満員)やオクテット(最外殻が8個)のとき最も安定する(化学反応しにくくなる)。中性原子でこれに該当するのが不活性元素であり、通常原子がイオン化する際に放出または受け取る電子の数は、イオンとなることでこの安定した配置を成立させられる数である(典型元素の場合)
例えば、アルカリ金属は陽イオンになりやすく、イオン化エネルギーも小さいが、これは不活性元素より電子が1つ多いため、+1価のイオンとなった方が安定するためである。反対にハロゲンやカルコゲンは陰イオンになりやすいが、これも不活性元素より電子が僅かに少ないことによる。
イオン化 電子によるイオン化
放電によるガス(空気など)のイオン化など、分子に直接電子を撃ち込むとイオン化できる。いわゆるハードイオン化法（ハードなイオン化法）であり、フラグメンテーションが発生する。
質量分析法では熱電子衝撃法がよく利用され、化学イオン化法と対比される。
63Niなどの核放射による方法は、電子(ベータ線)によるイオン化だが、エネルギーによるイオン化でもある。
イオン化 エネルギーによるイオン化
光(主に紫外線やレーザー)などによって電子を励起させ、イオン化する（吸光）。いわゆるソフトイオン化法（ソフトなイオン化法）であり、フラグメンテーションが発生しない。
質量分析法では、他にも様々なエネルギーによるイオン化手法が用いられ、ソフトイオン化法のひとつであるマトリックス支援レーザー脱離イオン化法はノーベル賞に関する報道で一般にも知られていた。
このほか、トンネル効果によるイオン化も研究されている。
イオン化 溶媒中のイオン化
極性溶媒中では、溶媒分子の配向による溶媒和が起きるため、イオン結合物質は容易にイオン化(解離)し、気相や非極性溶媒中よりも安定して存在する。溶媒分子を配位する場合はより安定化する。
イオン化 結晶中のイオン化
イオン結晶は、イオン相互の静電的相互作用によってイオン結合し、正負の電荷が対を作って電気的に中性となることで規則正しい結晶構造を形成することで、全体的・均一に電荷が中和され安定化している。
このとき個々の原子は、中性分子のイオン化により電子配置が安定化する現象を、結晶構造内で実現している。
代表例である塩化ナトリウムでは、ナトリウムと塩素がイオン化して電子1つを授受した状態で交互に並ぶことで、電気的にも化学的にも安定している。
SOAP (プロトコル)
SOAP（ソープ）は、コンピュータネットワーク内のWebサービスの実装において、構造化された情報を交換するための通信プロトコルの仕様である。拡張性、中立性、独立性を導入することを目的とする。XML-RPCから発展した、XML Webサービスのための、XMLベースのRPCプロトコルである。
メッセージ形式としてXMLインフォメーションセットを使用する。また、メッセージのネゴシエーションおよび伝送はアプリケーション層のプロトコル（多くの場合HTTPまたはSMTP）に依存する。
SOAPにより、全く異なるオペレーティングシステム（例えばWindowsとLinux）上で走っているプロセス間でもXMLを使って意思疎通が可能になる。HTTPのようなWebプロトコルは全てのオペレーティングシステムにインストールされて走っているので、SOAPの仕組みを使えば、クライアントはその言語やプラットフォームが何であれ、ウェブサービスを起動してレスポンスを受け取ることが出来る。
元はSimple Object Access Protocolの頭字語とされていたが、現在は「何かの頭字語ではない」とされている。
SOAP (プロトコル) 概要
拡張可能で分散的なフレームワークであり、HTTP以外にも様々なコンピュータネットワークの通信プロトコルで利用することができると主張され、SMTPへのバインディングも示されているが、実際上TCP/IP上のHTTP(S)以外の使用は現実的ではない。主要な実装としてApache Axisがある。多くの実装の間で相互運用性に問題があるとしてWS-Iというコンソーシアムが作られたが、現在はOASISの一部となっている。
いくつかのSOAPメッセージを相互作用させることによってリモートプロシージャコールが実現できる、Webサービスに有効な手段の一つである、などと主張されている。
メッセージの表現にXMLを使用する。メッセージはヘッダとボディから成る。ヘッダはオプショナルであり、ルーティングやセキュリティ、そして トランザクションなどのための情報といったメタ情報を格納する。ボディは、主要な情報すなわちペイロードである。
相互運用性のためにはXML Schemaなどで、なんらかのスキーマを定義することが望ましいであろう。また、WSDLという記述言語がある。
「WS-*」と総称される関連プロトコルが多量にある。
SOAP (プロトコル) 特徴
SOAP はウェブサービスのための「Web services protocol stack」における「Messaging Protocol」層を提供する。SOAPはXMLを基盤とするプロトコルで、三つの部分で構成される：
SOAPには三つの大きな特徴がある:
SOAPで出来ることの一例を挙げると、たとえば或るアプリケーションが、ウェブサービス（例えば不動産価格データベース）を利用可能なサーバに、検索条件パラメータを入れたSOAPリクエストを送ったとする。すると、そのサーバーはSOAPレスポンス（価格、場所、特徴などの検索結果データを書き込んだXML形式文書）を返してくる。返ってきたデータは標準化された機械処理可能な書式で来るので、それを受け取ったアプリケーションはそのデータを直接処理できる。
SOAPアーキテクチャには、次の幾つかレイヤーのための仕様がある:
SOAP (プロトコル) 仕様
SOAPはW3Cにより標準化されている。以下は具体的な仕様である。
SOAP processing model はSOAPが採用する分散型メッセージ処理モデルである。
分散コンピューティングを指向するSOAPでは「ネットワーク上に存在するノードがメッセージを送り合いながら処理をおこない最終結果を得る」という処理モデルを取っている。これが SOAP processing model である。
SOAP message はノード間の情報伝達における基本単位である。SOAP message はドキュメント直下に<Envelope>要素を持ち、その下に<Header>要素と<Body>要素が配置される（図参照）。
<Header>要素は0個以上の header block からなる。各header blockは名前付き要素であり、属性をもつ。仕様では encodingStyle / role / mustUnderstand / relay の4属性が定義されている。block の role属性はノードの role と結びついており、その header block がノードをターゲットとすると呼ばれる。