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理科 2年

物質ぶっしつの成なり立たち (原子げんし・分子ぶんし・元素げんそ記号きごう・化学かがく式しき)

最終確認日:

この章しょうで学まなぶこと

中なか 1 では、 物質ぶっしつを 「水みず・砂さ糖とう・鉄てつ」 のように 見みた目めの名前なまえ で区く別べつしてきました。 中なか 2 ではその 中なか身み に踏ふみ込こみ、 「全すべての物ぶっ質しつは原子げんしという小ちいさな粒つぶつぶでできている」 という、 化か学がくの一番いちばん大切たいせつな考かんがえ方かたを学まなびます。

  • 原子げんし とは何なにか、 ドルトンどるとんの原子げんし説せつの 3 つの主しゅ張ちょうを言いえる
  • 分子ぶんし とは何なにか、 アボガドロあぼがどろの分ぶん子し説を説せつ明めいできる
  • 主おもな 元素記号げんそきごう (約やく 20 個こ) を覚おぼえ、 周期表しゅうきひょうで位い置ちが分わかる
  • 化学式かがくしき で物質ぶっしつを表あらわせる (H2O・CO2・NaCl・Fe・Cu)
  • 単体たんたい と 化合物かごうぶつ、 混合物こんごうぶつ の区く別べつができる
  • 原子げんしの内ない部ぶ構こう造ぞう (陽子ようし・中ちゅう性せい子し・電でん子し) をイメージできる

ポイント: 中なか 2 化か学がくの出しゅっ発ぱつ点は 「物ぶっ質しつ = 原子げんしの組くみ合あわせ」 という見方みかた。 この見方みかたができると Ch3 の 化学かがく反はん応のう式 がぐっと楽らくになります。

1. 原子げんし — 物質ぶっしつをつくる最小さいしょうの粒つぶ

「水みずをどんどん分わけていくと、 最さい後ごは何なにになるのか?」 この問いといに初はじめて答えこたえたのが、 ドルトンどるとん (イギリスの化か学がく者しゃ、 1803 年ねんごろ) です。

ドルトンの原子げんし説

主しゅ張ちょう内ない容よう
①物ぶっ質しつは それ以上いじょう分わけられない小ちいさな粒つぶ でできている。 これを 原子げんし と呼よぶ
②同おなじ種しゅ類るいの原子げんしは 大おおきさ・質しつ量りょうが同おなじ
③化学かがく変化へんかでは原子げんしが 組くみ合あわさりを変かえるだけ で、 新あたらしくできたり消きえたりはしない

原子げんしの 3 つの性せい質しつ

性せい質しつくわしく
とても小ちいさい大おおきさは直ちょっ径けい約 1 億おく分ぶんの 1 cm。 顕微鏡けんびきょうでも直接ちょくせつは見みえない
化学かがく変化へんかでは分わかれない燃ねん焼しょう・酸さん化かなどでも原子げんしそのものはここわわれない
種しゅ類るいが決きまっている自し然ぜん界かいには約やく 90 種たね、 人工じんこうを含ふくめて約やく 118 種たね

原子げんしの中なか身み (発はっ展てん)

ドルトンは「分わけられない」 と言いいましたが、 その後ごの研けん究きゅうで 原子げんしにも中なか身みがある ことが分わかりました。

部ぶ分ぶん性せい質しつ数かず
陽子ようし+ の電でん気き種しゅ類るいを決きめる (水すい素そ = 1、 酸さん素そ = 8)
中ちゅう性せい子し電でん気きなし質しつ量りょうを決きめる
電でん子し− の電でん気き陽子ようしと同おなじ数かず

大事だいじ: 中なか 2 ではこの内ない部ぶ構こう造ぞうは イメージだけ で十じゅう分ぶん。 詳くわしい数すう字じは高こう校こう化学かがくで学まなびます。 「原子げんし = とても小ちいさな粒つぶ、 種しゅ類るいごとに性せい質しつが違ちがう」 とおさえれば OK。

2. 分子ぶんし — 原子げんしがくっついたグループ

水みずは H₂O と書かきます。 これは 「水素すいそ原子げんし 2 個こと酸さん素そ原子げんし 1 個こがくっついたグループ」 という意い味み。 このグループを 分子ぶんし と呼よびます。

アボガドロの分ぶん子し説 (1811 年ねん)

主しゅ張ちょう内ない容よう
①気き体たいは 分子ぶんし というグループで動うごく
②同おなじ温度おんど・気き圧あつなら、 同おなじ体たい積せきの気き体たいには 同おなじ数かずの分ぶん子し が含ふくまれる

単たん原子げんし分子ぶんしと多た原子げんし分子ぶんし

タイプれい説せつ明めい
単たん原子げんし分ぶん子しHe (ヘリウム)・Ne (ネオン)・Ar (アルゴン)原子げんし 1 個こでそのまま安あん定てい
2 原子げんし分ぶん子しH₂・O₂・N₂・Cl₂同おなじ原子げんし 2 個こがペア
多た原子げんし分ぶん子しH₂O・CO₂・NH₃・CH₄違ちがう原子げんしが複ふく数すう組くみ合あわさる

分ぶん子しをつくらない物ぶっ質しつ

すべての物ぶっ質しつが 分ぶん子しの形かたち をとるわけではありません。

タイプれい構造こうぞう
金きん属ぞくFe (鉄てつ)・Cu (銅どう)・Au (金きん)原子げんしが規き則そく的てきに並ならぶ (金きん属ぞく結けっ晶しょう)
イオン結けっ晶しょうNaCl (食しょく塩えん)+ と − の原子げんしが交こう互ごに並ならぶ

ポイント: 「分ぶん子しとして存そん在ざいする物ぶっ質しつ」 と「分ぶん子しとして存そん在ざいしない物ぶっ質しつ」 がある。 金かね属ぞくや食しょく塩えんは 分ぶん子しとは言いわない ことに注ちゅう意い。

3. 元素げんそ記号きごう — 原子げんしの 「名な札ふだ」

世せ界かい中じゅうの化か学がく者しゃが共きょう通つうして使つかえるように、 原子げんしの種しゅ類るい (= 元素げんそ) には アルファベット 1 〜 2 文も字じ の記き号ごうがつけられています。 これが 元素記号げんそきごう です。

中なか 2 で必ひっ須すの元素げんそ記号きごう (10 個こ)

元素げんそ名めい元素げんそ記号きごうよみ主おもな場ば所しょ
水すい素そHエイチ水みず (H₂O)、 燃ねん料りょう
炭たん素そCシー木もく材ざい・有機ゆうき物ぶつ・鉛えん筆ぴつ (黒こく鉛えん)
酸さん素そOオー空くう気き (O₂)、 水みず (H₂O)
窒素ちっそNエヌ空くう気きの 78 %
ナトリウムNaエヌエー食しょく塩えん (NaCl)
マグネシウムMgエムジー線香せんこう花火はなび・葉緑りょく素そ
アルミニウムAlエーエル1 円えん玉だま・サッシ
鉄てつFeエフイー釘くぎ・血けつ液えき
銅どうCuシーユー10 円えん玉だま・電でん線せん
塩えん素そClシーエルプールの消しょう毒どく・食しょく塩えん

あと少すこし余よ裕ゆうがあれば

元素げんそ名めい記き号ごうれい
硫い黄おうS硫化鉄りゅうかてつ (FeS)
カルシウムCa貝かい・骨ほね・卵たまごの殻から
カリウムK肥ひ料りょう
銀ぎんAgアクセサリー
金かねAu指ゆび輪わ・コイン
水すい銀ぎんHg体たい温おん計
亜あ鉛えんZn電でん池ち・トタン

覚おぼえ方かたのコツ

工夫くふうれい
元素げんそ名めいの英えい語ご由ゆ来らいと結むすびつけるHydrogen → H、 Oxygen → O、 Carbon → C
ラテン語ご由ゆ来らいは別べっ途と暗あん記き鉄てつ = Ferrum → Fe、 銅どう = Cuprum → Cu、 金かね = Aurum → Au
大文もん字じ 1 + 小文もん字じ 1 のルールNa (○)、 NA や na は誤あやまり

大事だいじ: 元素げんそ記号きごうは 大文もん字じと小文もん字じが区く別べつされる。 「Co」 はコバルト、 「CO」 は一いっ酸さん化か炭たん素そ。 大文もん字じか小文もん字じかをまちがえると 全まったく別べつの物質ぶっしつ になる。

4. 周期しゅうき表ひょう — 元素げんその並ならび順じゅん

世せ界かい中じゅうの化か学がく者しゃが使つかう 「周期表しゅうきひょう」 は、 元素げんそを 原子げんし番ばん号ごう (= 陽子ようしの数すう) の順じゅん に並ならべて、 似にた性せい質しつが縦たてに並ならぶように整せい理りした表ひょうです。 1869 年ねん、 ロシアの メンデレーエフ が原げん型けいをつくりました。

周期しゅうき表ひょうの読よみ方かた

軸じく意い味み
横よこ (周しゅう期き)同おなじ行くだり = 電でん子しの殻からの数かずが同おなじ
縦たて (族ぞくぞく)同おなじ列れつ = 性せい質しつが似にている (1 族ぞく = アルカリ金きん属ぞく、 17 族ぞく = ハロゲン、 18 族ぞく = 希まれガス)

中なか 2 で出でてくる主おもな族ぞく

族ぞく名めい称しょう主おもな元げん素そ性せい質しつ
1 族ぞく (Na・K)アルカリ金きん属ぞくNa・K水みずと激はげしく反はん応のう
2 族ぞく (Mg・Ca)アルカリ土ど類るい金かね属ぞくMg・Ca比ひ較かく的てき軟やわらかい金きん属ぞく
17 族ぞく (Cl)ハロゲンCl・F・Br・I漂ひょう白はく・殺さっ菌きん作用さよう
18 族ぞく (He・Ne)希まれガス (貴きガス)He・Ne・Arほとんど反はん応のうしない

金かね属ぞくと非ひ金きん属ぞく

区く分ぶんれい共きょう通つうする性せい質しつ
金属きんぞくFe・Cu・Al・Au・Ag電でん気きと熱ねつをよく通とおす、 光こう沢たくあり、 叩たたいて広ひろがる (展てん性せい)
非ひ金きん属ぞくH・C・O・N・S・Cl電でん気きをほとんど通とおさない (例れい外がい: 黒鉛こくえん)、 光こう沢たくなし

ポイント: 周期しゅうき表ひょうの 左ひだりと中ちゅう央おうが金きん属ぞく、 右みぎが非ひ金きん属ぞく。 この大おおまかな区く分ぶんを覚おぼえておくと、 元素げんその性せい質しつを思おもい出だしやすくなります。

5. 化学かがく式しき — 物質ぶっしつを記き号ごうで書かく

元素げんそ記号きごうを組み合わせくみあわせて、 物質ぶっしつそのものを表あらわしたものを 化学式かがくしき と呼よびます。

化学かがく式しきの基き本ほんルール

ルールれい
元素げんそ記号きごうを並ならべるH + O = HO ? → 数かずを書かかないと不ふ正せい確かく
数かずは 右みぎ下か に小ちいさく書かくH₂O (水素すいそ 2 個こ + 酸素さんそ 1 個こ)
1 個このときは数かずを 書かかないH₂O (酸素さんそは 1 個こだが「O₁」 と書かかない)
数字すうじが大おおきく 1 文も字じ目めに来くるときは 係数けいすう2H₂O = 水分すいぶん子こが 2 個こ

中なか 2 で必ひっ須すの化学かがく式しき

物質ぶっしつ化学かがく式しき構こう成せい
水みずH₂O水素すいそ 2 + 酸素さんそ 1
二に酸さん化か炭素たんそCO₂炭素たんそ 1 + 酸素さんそ 2
酸さん素そ (気き体たい)O₂酸素さんそ 2
水素すいそ (気き体たい)H₂水素すいそ 2
窒素ちっそ (気き体たい)N₂窒素ちっそ 2
アンモニアNH₃窒素ちっそ 1 + 水素すいそ 3
メタンCH₄炭素たんそ 1 + 水素すいそ 4
食しょく塩えんNaClナトリウム 1 + 塩素えんそ 1
酸化さんか銅どうCuO銅どう 1 + 酸素さんそ 1
酸化さんか鉄てつFe₂O₃ など鉄てつと酸素さんそが組くみ合あわさる
鉄てつ (単たん体たい)Fe鉄てつのみ
銅どう (単たん体たい)Cu銅どうのみ

大事だいじ: 化学かがく式しきは 理り科か用語ようごの 「漢かん字じ」。 H₂O を「アッチューオー」 と読よまず 「水みず」 と読よむ。 CO₂ は「シーオーツー」 ではなく「二に酸さん化か炭たん素そ」。 必かならず 物質ぶっしつ名めいとセットで暗あん記き。

6. 単体たんたい ・ 化合かごう物ぶつ ・ 混合こんごう物ぶつ

物質ぶっしつは 化学かがく式しきの視し点てん で 3 つに分わけられます。

3 つの区く分ぶん

区く分ぶん説せつ明めいれい
単体たんたい1 種しゅ類るいの元素げんそ だけでできた物ぶっ質しつH₂・O₂・N₂・Fe・Cu・Au
化合物かごうぶつ2 種しゅ類るい以上いじょうの元素げんそ が 化学かがく変化へんか で結むすびついた物ぶっ質しつH₂O・CO₂・NaCl・FeS
混合物こんごうぶつ2 種しゅ類るい以上いじょうの物質ぶっしつ がまじっただけのもの空くう気き・海かい水すい・牛ぎゅう乳にゅう・コーヒー

化合かごう物ぶつと混合こんごう物ぶつの区く別べつ

観点かんてん化合かごう物ぶつ混合こんごう物ぶつ
結むすび方かた化学かがく変化へんか で結むすびついているただまじっているだけ
比ひ率りつ常つねに同おなじ比ひ率りつ (H : O = 2 : 1)比ひ率りつは自じ由ゆう
分わけ方かた化学かがく変化へんかで分ぶん解かいするろ過ろか・蒸じょう留りゅう・再結けっ晶しょうなどの 物理ぶつり的てき な方法ほう
性せい質しつ元もとの物ぶっ質しつと別べつの性せい質しつ元もとの物ぶっ質しつの性せい質しつが残のこる

例れいで確かく認にん

物質ぶっしつ区く分ぶん理り由ゆう
鉄てつ (Fe)単たん体たいFe だけ
水みず (H₂O)化合かごう物ぶつH と O が化学かがく変化へんかで結むすびつく
食塩しょくえん水すい混合こんごう物ぶつNaCl + H₂O がまじっただけ、 蒸じょう発はつで分わけられる
空気くうき混合こんごう物ぶつN₂ 78 % + O₂ 21 % + その他た
二に酸さん化か炭素たんそ (CO₂)化合かごう物ぶつC と O が結むすびつく
牛ぎゅう乳にゅう混合こんごう物ぶつ水みず・脂し肪ぼう・タンパク質しつなど

ポイント: 「化学かがく変化へんかで元もとに戻もどせるか」 が大おおきな判はん断だん基き準じゅん。 物理ぶつり的てきに分わけられれば混合こんごう物ぶつ、 化学かがく変化へんかが必要ひつようなら化合かごう物ぶつ。

7. 安全あんぜん — 元素げんそ学習がくしゅうの基き本ほん

元素げんその学がく習しゅうそのものは紙かみと鉛えん筆ぴつの作業さぎょうですが、 元素げんそや化学かがく式しきをまちがえると、 次じ章しょう (化学かがく変化へんか) で重大じゅうだいな事じ故こ につながります。

元素げんそ記号きごうで気きをつけること

まちがいやすいペア区く別べつ
C と Cl炭たん素そ (C) と塩えん素そ (Cl) は全まったく別べつ物もの
N と Na窒素ちっそ (N) とナトリウム (Na) は全まったく別べつ物もの
Co と COコバルト (Co、 元素げんそ記号きごう) と一いち酸さん化か炭たん素そ (CO、 化学かがく式しき)
大文もん字じと小文もん字じNa (○)、 NA や na は誤あやまり
下付つき数すう字じと通常つうじょうの数すう字じH₂O ≠ H2O ≠ H 2 O (式しきの中なかでは必かならず下付つき数すう字じで書かく)

化学かがく式しきを覚おぼえるときの注ちゅう意い

注ちゅう意い点てん例れい
物質ぶっしつ名めいとセットで覚おぼえるNaCl ↔ 食しょく塩えん (両りょう方ほう向こうで)
数字すうじを必かならず確かく認にんCO₂ と CO は別べつの物ぶっ質しつ (CO は有ゆう毒どくな一いち酸さん化か炭たん素そ)
大文もん字じから始はじまる1 文も字じ目めは必かならず大文もん字じ

Ch3 以降いこうに備そなえるための確かく認にん

ステップ確かく認にんすること
元素げんそ記号きごう 10 個こH・C・N・O・Na・Mg・Al・Cl・Fe・Cu を何なにも見みずに書かける
化学かがく式しき 8 個こH₂O・CO₂・O₂・H₂・N₂・NH₃・CH₄・NaCl を言いえる
単体たんたい ・ 化合かごう物ぶつの区く別べつH₂ と H₂O の違ちがいを説せつ明めいできる

大事だいじ: この章しょうの元素げんそ記号きごう・化学かがく式しきを 正せい確かくに 覚おぼえていないと、 Ch3 で化学かがく反はん応のう式が全まったく書かけません。 「化学かがくは 暗記あんきと計算けいさんの両りょう方ほう が必ひつ要よう」 とよく言いわれるのはこのため。 鉛えん筆ぴつと紙かみで何なん度ども練れん習しゅうしましょう。

周期表全体図の写真
周期表しゅうきひょう — 元素げんそを原子げんし番号ばんごう順じゅんに並ならべ、 性せい質しつの似にたものが縦たてに並ならぶように整理せいりした表ひょう。 メンデレーエフが 1869 年ねんに提案ていあん。
水分子の構造図の写真
水すい分子ぶんし (H₂O) — 酸素さんそ原子げんし 1 個こと水素すいそ原子げんし 2 個こが結むすびついた分子ぶんし。 化学かがく式しきでは H₂O と書かく。

まとめ

  • 原子げんし は物ぶっ質しつをつくる最小さいしょうの粒つぶ。 種しゅ類るいが約やく 118 種たね、 化学かがく変化へんかでは分わかれない (ドルトンどるとんの原子げんし説)
  • 分子ぶんし は原子げんしが結むすびついたグループ。 気き体たいは多おおく分ぶん子しで動うごく (アボガドロあぼがどろ)
  • 元素記号げんそきごう は大文もん字じ 1 + 小文もん字じ 1 のルール。 中なか 2 では H・C・N・O・Na・Mg・Al・Cl・Fe・Cu の 10 個こを必ひっ須す
  • 周期表しゅうきひょう は原子げんし番ばん号ごう順じゅん + 性せい質しつが似にたものが縦たてに並ならぶ
  • 化学式かがくしき は物ぶっ質しつを元素げんそ記号きごうで表あらわしたもの。 数かずは右みぎ下かに小ちいさく
  • 単体たんたい / 化合物かごうぶつ / 混合物こんごうぶつ の 3 区く分ぶん。 元もとに戻もどす方法ほうが判はん別べつのカギ
  • 元素げんそ記号きごう・化学かがく式しきは 次じ章しょうの土ど台だい。 必かならず暗あん記きする

次つぎの章しょうでは、 いよいよ 化学かがく変化へんかを化学かがく反はん応のう式で表あらわす 方法ほうを学まなびます。

まとめ — 物質ぶっしつの成なり立たちを 3 行くだりで

  • 物質ぶっしつは原子げんし (それ以上いじょう分わけられない最小さいしょう単位たんい) と分子ぶんし (原子げんしが結むすびついたもの) から成なり立たち、 元素記号げんそきごうで簡潔かんけつに表現ひょうげんできる
  • 中なか 2 必須ひっすの元素げんそ記号きごう 10 個こ (H・C・N・O・Na・Mg・Al・Cl・Fe・Cu) と周期表しゅうきひょうの基本きほん構造こうぞうを覚おぼえるのが土台どだいとなる
  • 物質ぶっしつは単体たんたい ・化合物かごうぶつ ・混合物こんごうぶつの 3 区分くぶんに分類ぶんるいでき、 元もとに戻もどす方法ほうほうが判別はんべつの鍵かぎである
この教材きょうざいは役やくに立たちましたか?
学がく習しゅうロードマップ(10件けん)
  1. 1中なか 2 理科りかをはじめよう (化学かがく変化へんかと物理ぶつり変化へんか・探究たんきゅうの方法ほうほう)
  2. 2物質ぶっしつの成なり立たち (原子げんし・分子ぶんし・元素げんそ記号きごう・化学かがく式しき)
  3. 3化学かがく変化へんか (酸化さんか・還元かんげん・分解ぶんかい・化合かごう・質量しつりょう保存ほぞんの法則ほうそく)
  4. 4化学かがく変化へんかと熱ねつ (発熱はつねつ反応はんのう・吸熱ねつ反応はんのう・鉄てつの燃焼ねんしょう)
  5. 5電流でんりゅうと電圧でんあつ (回路かいろ・オームの法則ほうそく・直列ちょくれつ並列へいれつ・電力でんりょく)
  6. 6電流でんりゅうのはたらき
  7. 7動物どうぶつの体からだのつくりとはたらき
  8. 8動物どうぶつの分類ぶんるいと進化しんか
  9. 9気象きしょう観測かんそくと大気たいき
  10. 10天気てんきの変化へんか