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)

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 (陽よう子し・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
陽よう子し	+ 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	陽よう子し 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。 金きん属ぞく 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
金きむ	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、 金きむ = 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 (= 陽よう子し 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きん属ぞく	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

金きん属ぞく 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。

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