2015年11月30日月曜日

因島中庄町 牛頭天王

なかのしょうみち
*****地図*****
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2015.11.30. 山口地蔵堂の隣にあります。


2015.11.30.


2015.11.30.


2015.11.30.


2015.11.30.






因島中庄町 山口地蔵堂


なかのしょうみち
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2015.11.30.

2015.11.30.


2015.11.30.


2015.11.30.


なかのしょうみち

7 溶液

目次

7−1 溶解と水和   溶解の規則性
 一般に,極性分子である水は,イオン結晶や極性の強い分子をよく溶かし,ベンゼンのような無極性分子からなる液体は,無極性分子をよく溶かす。
 無極性分子の物質どうしは分子間に働くファンデルワールス力が弱く,分子の熱運動によっていずれも混合しあう。
  水和
 水和……溶質粒子が水分子と結合すること。
? イオン結晶 
  イオンと水分子との静電気的引力により水和して溶解する。
  水和したイオンを水和イオンという。
? 極性分子
  アルコールなどでは,水分子と水素結合により水和して溶解する。
問い1 ヨウ素は次のどの物質によく溶けるか。その理由を説明せよ。
   ベンゼン
   水
   四塩化炭素

7−2 電解質と非電解質  
電離
 電解質
  強電解質 例……塩化ナトリウム,塩化水素
  弱電解質  例……硫化水素H2S,酢酸
 非電解質……水に溶かしても電離せず,分子の状態で存在する物質。
   例……ショ糖,エタノール,尿素CO(NH2)2
問い2 塩化水素が強電解質,酢酸が弱電解質であることを知るにはどのようにすればよいか。


7−3 溶液  食塩水がある。これは水に塩化ナトリウムNaClを溶かしたものである。
  このように
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  ・ 溶けている物質 (ここではNaCl)を   溶質 ・
  ・ 溶かしている物質(ここでは 水)を     溶媒 ・
  ・ 溶質を溶媒をあわせたもの(ここでは食塩水)を溶液 ・
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
   という。特に溶媒が水の場合,溶液のことを水溶液という。
問い3 次の溶液の溶質と溶媒を記せ。
            溶質          溶媒
   砂糖水  (         )(          )
   塩酸   (         )(          )
   ヨーチン (         )(          )

7−4 重量パーセント濃度   重量パーセント濃度は次のように定義される。
                                   
                (溶質の質量)g           
 重量パーセント(%)=                  ×100 
             (溶質の質量)g+(溶媒の質量)g                    (溶質の質量)g             
           =            × 100      
              (溶液の質量)g             
                                   
7−5 モル濃度(体積モル濃度)  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
 ・ 溶液1 中の溶質の物質量をモル濃度(mol/ )という。・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  ・          溶質の物質量(mol)  ・
  ・モル濃度(mol/ )=・・・・・・・・・・ ・
  ・           溶液の体積( )  ・
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
     ひとつひとつの言葉に注意!
   溶液1 …… 溶媒と溶質を合わせたものの体積が1 ということ。
          重さが1kgというのではない。  
          溶媒1kg中というのでもない。
 例 1mol/ の食塩水を作るとしよう。Na=23,Cl=35.5 よってNaCl=58.5。
   溶液1 中に食塩58.5gあればこれが1mol/ の食塩水である。
   どのようにして作るか。
   ? NaCl 58.5gに 水1 を加える。…………(    )
   ? NaCl 58.5gに 水1kgを加える。  ………(    )
   ? NaCl 58.5gに 水941.5gを加える。 ……(    )
   ? NaCl 58.5gに 水を加えて1 にする。…(    ) 
 果たして?のようなことが可能なのだろうか。……実はそのようにするための器具があるのだ。これをメスフラスコという。
                     
                     
                     
                     
                       ここまで入れると体積が1                       
                                   
                     
                     

●●● 実験 モル濃度 ●●●
目的 0.1mol/ の塩化ナトリウム水溶液を作ることによってメスフラスコの使    い方を習得するとともに,モル濃度についてより深く理解する。
準備 メスフラスコ(100 ),駒込ピペット,ロート
   塩化ナトリウム,薬さじ,蒸留水
方法
 1. 1OOmLのメスフラスコを用いて,0.1mol/Lの塩化ナトリウム水溶液を作る には,塩化ナトリウムを何g必要か計算せよ。
 2. 塩化ナトリウムを1.で求めた量だけ薬包紙に秤りとる。
 3. 2.の塩化ナトリウムをロートを用いてメスフラスコに入れ,蒸留水を半分ほ ど加えてから,栓をしてよく振って溶かす。
 4. 塩化ナトリウムが完全に溶けたら,,蒸留水を標線まで加える。栓をして,よ く振る。

7−6 重量%濃度とモル濃度の関係
                      
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・      質量 g          ・
・  密度=・・・・・・ (g/cm3)   ・
・      体積 cm3        ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 密度 a g/cm3 の物質が v   あると溶液の重さは av gとなる。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・例題 20.0%の希塩酸(塩化水素の水溶液)の密度が1.10g/cm3 であ・
・  った。この希塩酸のモル濃度は何mol/ か。           ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 [解] 1 =1cm
   1 で考えると,1 =1000 =1000cm3
         1000×1.10=1100g
   20.0%だから 1100×20.0/100 =220 g
     HCl=36.5
          220 /36.5=6.03          答  6.03 mol/  練習
【1】 96%の硫酸は密度が15℃で1.84g/cm3である。何mol/ か。
    H=1,O=16,S=32
【2】 6.0mol/ の塩酸の密度は1.2g/cm3である。この塩酸のパーセント濃度 はいくらか。 H=1,Cl=35.5
【3】 4.70mol/ の水酸化ナトリウム溶液の密度は,20℃のとき1.18g/cm3で ある。これはNaOHの何%溶液か。 【4】 6mol/ の硫酸の密度は1.34g/cm3である。
   この硫酸水溶液のパーセント濃度はいくらか。
   この硫酸(水溶液)20 の中には何molの硫酸が溶けているか。
   1.5mol/ の硫酸1 をつくりたい。6mol/ の硫酸が何 必要か。  
【5】 35%の塩酸の比重は1.18である。この塩酸のモル濃度はいくらか。
     ある物体の密度 g/cm3                   
  比重=・・・・・・・・・・・=ある物体の密度の数値部分(単位なし)
       水の密度 1g/cm3                   
    したがって,比重1.18ということは密度1.18g/cm3 と考えればよい。
 
 
 
 
 
 
 
  練習1   
【1】 食塩15gと水85gを溶かした。何%の食塩水ができるか。
【2】 食塩15gと水100gを溶かした。何%の食塩水ができるか。
【3】 20%の食塩水が100gある。この中には溶質と溶媒がそれぞれ何gずつあ るか。
【4】 30%の食塩水が400gある。この中には溶質と溶媒がそれぞれ何gずつあ るか。
【5】 50gの食塩を使って20%の食塩水は何g作れるか。またそのとき加える水は何gか。
【6】 15%の食塩水300gに食塩を50g加えたて完全に溶かしたら,何%になる か。
練習2
【1】 NaOH=40である。水酸化ナトリウム40gに水を加えて1 にした。この 溶液の濃度は(      )mol/ である。
【2】 水酸化ナトリウム20gに水を加えて1 にした。           この溶液の濃度は(      )mol/ である。
【3】 水酸化ナトリウム40gに水を加えて500  にした。ということは,この   溶液1 中には水酸化ナトリウムが(   )gあることになるから,こ   の溶液の濃度は(      ) mol/ である。
【4】 水酸化ナトリウム80gに水を加えて1 にした。 
   この溶液の濃度は(      )mol/ である。
【5】 1mol/ の水酸化ナトリウム溶液が1 あると,その中にNaOHは
  (    )gある。同じ濃度の溶液が2 あると,その中にNaOHは
  (    )gある。 7?9 固体の溶解度 飽和溶液……溶質がもうこれ以上溶けないような溶液を飽和溶液という。
       また,この時の状態を飽和という。
 不飽和溶液
 過飽和溶液
溶解平衡
溶解度 ……一定量の水に溶ける溶質の最大量を,その溶質の水に対する溶解      度といい,水100gを使って飽和溶液をつくるときに,溶けた溶      質のグラム数で表す。
溶解度曲線……溶解度の温度変化をグラフに表したものである。
 ? 溶解度曲線の右側は不飽和溶液の状態である。 
   溶解度曲線上が飽和溶液である。 
   溶解度曲線の左側は過飽和溶液の状態である。 
 ? 曲線の傾きの大きい物質ほど,温度差による溶解度の違いが大きい。
                    
   溶                    Aの状態から温度を下げる   解                    と,B点において飽和溶液   度     C・  ・   ・      になる。
              B   A     さらにC点まで冷却すると                        C?Dの量の結晶が析出し          ・             Dの飽和溶液になる。
           D        
                        
         温度
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         

例題1 塩化カリウムKClは,20℃で 50gの水に17.2gまで溶けるが,これ以上 は溶けない。
     これは,100gの水に(    )gまでは溶けうる。
     すなわち,溶解度は(    )である。
     このとき,100gの水から(    )gの飽和水溶液ができる。
        塩化カリウムの量(溶質) g      34.4g    
     ∴ ・・・・・・・・・・・・・・・・ = ・・・・・・・・・
        飽和水溶液の量 (溶液) g    100 g+ 34.4g 例題2 硝酸カリウムの水100gに対する溶液度は, 20℃で31.2,50℃で86.0であ る。
  20℃における飽和水溶液の濃度(重量%)はいくらか。
  まず,20℃では100gの水に溶質は何g溶けるか。(    )g。
  20℃の飽和溶液は何gになっているか。(     )g。   ∴ 重量%=・・・・・・・・・・・ × 100 =(       )%   50℃における飽和水溶液の濃度(重量%)はいくらか。
  まず,50℃では100gの水に溶質は何g溶けるか。(    )g。
  50℃の飽和溶液は何gになっているか。(     )g。
  
  ∴ 重量%=・・・・・・・・・・・ × 100 =(       )%
  
  50℃における飽和水溶液100gを20℃にすると結晶は何g析出するか。
  練習
【1】80℃における硫酸銅(?)の飽和水溶液が200gある。80℃および20℃におけるCuSO4の溶解度をそれぞれ56,20,析出する結晶の化学式をCuSO4・5H2Oとして,次の各問いに答えよ。CuSO4=160,H =1,O =16.        
  80℃の飽和水溶液の重量%濃度を求めよ。
  80℃の飽和水溶液200gをを20℃に冷却すると,析出する結晶は何gか。
  20℃の水110gにCuSO4・5H2Oの結晶を溶解した水溶液は重量%濃度が10%で  あった。溶解したCuSO4・5H2Oは何gか。                
【2】 水100gに対する塩化カリウムの溶解度は, 20℃で34.4,80℃で51.0である。次の各問いに答えよ。
  80℃における飽和溶液100 g 中には塩化カリウムは何g 溶けているか。
  10gの塩化カリウムを水に解かして20℃の飽和溶液をつくるには水何gを使え  ばよいか。
  80℃の飽和溶液100gを20℃に冷却したら結晶何 gが析出するか。
  20℃における飽和溶液100gから水30gを蒸発させたら,何gの結晶が析出する  か。

  【1】 次の文の中の(   )の中に適当な語句または数値を入れよ。
 一般に,溶質が溶媒に溶けるには限度がある。溶質が限度いっぱいに溶けた溶液を(?     )溶液といい,このときの濃度を溶解度という。溶解度はふつう,溶媒(?    )g中の溶質のグラム数で表す。固体の溶解度は,一般に,温度が高くなるほど(?     )くなり,気体の溶解度は(?    )くなる。
 
 
 
  【4】 次の各問いに答えなさい。                      60℃における硝酸ナトリウムの溶解度は125 である。この温度で硝酸ナトリ ウムの飽和溶液を作ると何%溶液になるか。                 40℃において20%ショ糖溶液200gには,あと何 gのショ糖を溶かすことがで きるか。ただし,40℃におけるショ糖の溶解度を256 とする。          水300gに20℃硫酸銅を飽和させるのに,何 gの結晶(CuSO4 ・5H2O)が必要 か。ただし,CuSO4 の溶解度(20℃)を20とする。             
  7?10 気体の溶解度    気体の溶解度と温度    ヘンリーの法則
  練習5
【1】 標準状態で,水素が10 の水に接している。水素は水1.0  に標準状態 で0.021  溶解するものとして,次の各問いに答えよ。       
  10 の水に溶解する水素は,標準状態で何 か。
  0℃,2.0atmにすると水素は水10 に何g溶解するか。
  0℃,5.0atmにすると水素は水10 に何g溶解するか。
 
 
 
  ◎気体の溶解量は温度の上昇とともに減少する。

  例外……ブタンへのHeの溶解。      ヘンリーの法則                                                               一定量の液体に溶ける気体の質量は,一定温度では圧力に比例する。                                                                          
一定温度で,一定量の液体に溶ける気体の体積は,圧力に関係なく一定である。混合気体では,各気体の分圧によってきまり,他の気体の存在によって影響を受けない。
  ヘンリーの法則は,アンモニアや塩化水素などのように溶解量の多いものに は当てはまらない。 
    水に対する気体の溶解量
                                   
  温度(℃)  N2    O2    H2   HCl   NH3  
                                   
     0   2.94mg 6.95mg 0.19mg 82.3mg 36.2mg 
                                       10   2.31  5.37  0.17  77.2  30.9  
                                       20   1.90  4.34  0.16  71.9  26.0  
                                       30   1.62  3.59  0.15  63.3  21.6  
                                      気体の分圧と水蒸気圧との合計が1気圧のとき,水100g
  に溶解する気体の重量。  
            
【2】 0 ℃,1atm の気体の100gの水に溶ける量は窒素2.94×10-3g ,酸素  6.95×10-3g である。0 ℃,1atm の空気が水に溶けるとき,溶けた窒素と酸素のモル比を求めよ。ただし,空気は窒素と酸素の体積比が4:1の混合気体である。
  
       
  【3】 酸素と窒素は 5℃,1atmで10g の水にそれぞれ 0.607mg,0.260mg 溶ける。いま,10 の耐圧容器に水20g と 5℃,1atmの空気を封入した後,さらに中の気体が漏れないようにして0.5molの酸素を注入し,温度を 5℃に保ったとき,20g の水に溶けている酸素の重量は窒素の重量の何倍か。ただし,空気は窒素と酸素が体積比で4:1の混合気体であるとし,容器内の水の体積および気体が水に溶けたことによる容器内の圧力低下と水の蒸気圧は無視するものとする。
                    [3.91]      (74 九大) 7 溶液 7?1 ( )内を埋めよ。
 溶質が( ア )に溶けて均質な( イ )となっている( ウ )を溶液という。溶液の濃度は一定の溶液中に含まれる溶質の( エ )で表される重量パーセント濃度と( オ )で表されるモル濃度が用いられる。 7?2 次の文の中の(   )の中に適当な語句または数値を入れよ。
 一般に,溶質が溶媒に溶けるには限度がある。溶質が限度いっぱいに溶けた溶液を( ? )溶液といい,このときの濃度を溶解度という。溶解度はふつう,溶媒( ? )g中の溶質のグラム数で表す。固体の溶解度は,一般に,温度が 高くなるほど( ? )くなる。  7?3 次の物質を???に分けよ。
 ? 電解質  ? 非電解質  ? 水に溶けない物質
  硝酸カリウム     ショ糖(グルコース)    ナフタレン
  水酸化カリウム    エタノール         四塩化炭素
  7?4 6mol/ の硫酸の密度は1.34g/cm3である。
  この硫酸水溶液のパーセント濃度はいくらか。
  この硫酸(水溶液)20 の中には何molの硫酸が溶けているか。
  1.5mol/ の硫酸1 をつくりたい。6mol/ の硫酸が何 必要か。   7?5 35%の塩酸の比重は1.18である。この塩酸のモル濃度はいくらか。
     ある物体の密度 g/cm3                   
  比重=・・・・・・・・・・・=ある物体の密度の数値部分(単位なし)
       水の密度 1g/cm3                   
  したがって,比重1.18ということは密度1.18g/cm3と考えればよい。 7?6 17.5%の希硫酸が840gある。この希硫酸のモル濃度を求めよ。ただし,希硫酸の密度を1.20g/cm3とする。 7?7   
  食塩15gと水85gを溶かした。何%の食塩水ができるか。
  食塩15gと水100gを溶かした。何%の食塩水ができるか。
  20%の食塩水が100gある。この中には溶質と溶媒がそれぞれ何gずつあるか。  30%の食塩水が400gある。この中には溶質と溶媒がそれぞれ何gずつあるか。  50gの食塩を使って20%の食塩水は何g作れるか。またそのとき加える水は何g か。
  15%の食塩水300gに食塩を50g加えたて完全に溶かしたら,何%になるか。
7?8 
  NaOH=40である。水酸化ナトリウム40gに水を加えて1 にした。この溶液の  濃度は( ア )mol/ である。  
  水酸化ナトリウム20gに水を加えて1 にした。この溶液の濃度は( イ ) mol/ である。
  水酸化ナトリウム40gに水を加えて500 にした。ということは,この溶液   1 中には水酸化ナトリウムが( ウ )gあることになるから,この溶液の   濃度は( エ ) mol/ である。
  水酸化ナトリウム80gに水を加えて1 にした。この溶液の濃度は( オ  )mol/ である。
  1mol/ の水酸化ナトリウム溶液が1 あると,その中にNaOHは( カ ) gある。同じ濃度の溶液が2 あると,その中にNaOHは( キ )gある。
7?9 KClの水に対する溶解度は20℃で34,80℃で51(g/100g水)である。
  10%KCl水溶液100gには,20℃でさらに何gのKClが溶けるか。
  80℃のKCl飽和溶液100gを20℃に冷却するとKCl何gが析出するか。 7?10 次の各問いに答えなさい。 
  60℃における硝酸ナトリウムの溶解度は125である。この温度で硝酸ナトリ  ウムの飽和溶液を作ると何%溶液になるか。                 40℃において20%ショ糖溶液200gには,あと何gのショ糖を溶かすことがで  きるか。ただし,40℃におけるショ糖の溶解度を256とする。           水300gに20℃硫酸銅を飽和させるのに,何gの結晶(CuSO4・5H2O)が必要か。  ただし,CuSO4の溶解度(20 )を20とする。            
  7 溶液 7?1 
ア 溶媒  イ 混合物  ウ 液体  エ 質量  オ 物質量 7?2 
? 飽和  ? 100  ? 高く 7?3 
?    ?    ?   
  7?4   44%   0.12mol   250 
解説:
  H2SO4=98 1 で考えると,
    98g/mol×6mol×100          
    ・・・・・・・・・・・ =43.88%     
      1000cm3×1.34g/cm3          

  6mol/ ×(20/1000) =0.12mol
  6mol/ ×(x/1000) =1.5mol x=250  7?5 11mol/ 
解説:
 HCl=36.5 1 で考えると,
  1000cm3×1.18g/cm3×0.35         
  ・・・・・・・・・・・・=11.3 mol/     
      36.5g/mol               7?6 モル濃度:2.14mol/ 
解説:
  H2SO4=98 1 で考えると,
  1000cm3×1.20g/cm3×0.175                
  ・・・・・・・・・・・・=2.142 mol/         
       98g/mol                7?7   15%   13%   溶質:20g,溶媒:80g
  溶質:120g,溶媒:280g   250g,水200g   27.1% 7?8 
ア 1   イ 0.5 ウ 80 エ 2 オ 2  カ 40 キ 80 7?9 
  20.6g  11.3 g
解説:
  34×(90/100)?10=20.6g   (51?34)×(100/151)=11.25g
 
  7?10 
7?10 次の各問いに答えなさい。 
  60℃における硝酸ナトリウムの溶解度は125である。この温度で硝酸ナトリ


目次

2015年11月23日月曜日

6 物質量

目次
6−1 原子量
 
原子量……原子の重さを原子量という。
  厳密には質量数12の炭素原子12C=12としたときの各原子の相対的な質量を 原子量という。これは6×1023個という途方もない数の原子の集合である。
  さらに,各原子には質量数の異なる同位体があるので,その存在比に応じて 平均したものとなるので整数値とはならない。しかし,実際の計算においては 概数値を用いればよい。
以下の原子量を覚えよ。          
                            
   H=1    水素は何でも1番
   C=12   黒鉛は鉛筆の芯,鉛筆1ダースは12本
          炭をおこして火に手をかざす
          C     12
   O=16   一郎さんは0点だ 
          16   O            
   N=14   窒息で医師よ薬と大騒ぎ
          N  14
   Na=23  兄さん生意気ナトリウム
          23 Na
   Mg=24  西に曲がればマグネシア
          24Mg
   Al=27  アルミニウムは窓わくになる
          Al        27
   P=31   マッチは最初にリンが燃え(箱のほうが赤リンで発火)               31 P
   S=32   硫黄火山に産出し
          S  32
   Cl=35.5遠足やっとさあごはん
          Cl   3  5.5        
   K=39   かあさんサンキュー
          K   3 9
   Ca=40  かかあのすねかじれ
           Ca    40
   Cr=52  苦労は子にさせよ
          Cr 52
   Mn=55  漫画ごっこ
          Mn 55
   Fe=56  鉄の五郎さん(鉄人28号2人分)
          Fe56
   Cu=63.5どうせ虫だらけ                             Cu 64            
   Zn=65  亜鉛は鉄の向こうがわ
          Zn   65
   Ag=108 銀の入れ歯   
          Ag108             
   I=127  いつになったら愛してくれる
          1 27   I
   Ba=137 ばあさん先祖はいざなみみこと
          Ba     137
   Au=197 金を取りにいくな
          Au   197
   Pb=207 鉛に触れるな     
            20 7
 原子量には単位はつかない。しかし,g/mol と考えると理解しやすい。
問い1 ナトリウム原子1個の質量はおよそ何gか。原子量は概数を用いよ。



問い2 炭素には,12Cと13Cの2種の同位体が存在するとして,その原子量を 計算せよ。ただし,13Cの質量を13.01 ,12Cと13Cの存在比は,それぞれ
 98.90 %,1.10%とする。



6?2 分子量
分子量……分子式の中の原子量をすべて加えたものを分子量という。
     これは,分子6.02×1023個の集団の質量である。
 分子量には単位はつかない。しかし,g/mol と考えると理解しやすい。
(例) 水H2Oでは
        構成する原子の原子量はH=1,O=16 だから
     H2O=1 2+16=18
分子量を求めよ。原子量は上記のものを見よ。また( )に分子名を記せ。  
     CO2 =               (         )
     O2 =                (         )
     H2 =                (         )
     CO =                (         )
     C3H8 =               (         )
     HCl=                (         )
     H2SO4 =               (         )
     HNO3 =               (         )

  ここに出てきた物質の分子量は覚えておくとよい。
                                 
6?3 化学式量
 分子からできていないものは分子式とはよばず,化学式という。そのときの原子量の総和を「化学式量」または「式量」といい,分子量をも含めて使われる。 化学式量にも単位はない。しかし,g/mol と考えると理解しやすい。
以下の物質の式量を求めよ。また(  )の中に物質名を記せ。
  NaCl=(            ) (          ) 
                                 
  NaOH=(            ) (          ) 
 
  CaCO3 =(           ) (          ) 
 
  Ca(OH)2 =(          ) (          )
                                      CuSO4 =(           ) (          ) 
 
  ここにでてきた物質はいずれもイオン結晶で,組成式で表されている。
                                 
問い3 次の各物質の分子量または式量を求めよ。
   エタノール
   水酸化カルシウム
   硫酸銅(?)五水和物



6?4 物質量
 物質を構成粒子の集団としてあつかうとき,これを物質量という。物質量の単位としてmolを用いる。1molは粒子6.02×1023個の集団のことである。
 分子量にg単位をつけた質量中には分子数が1mol存在するので,これを1molという。
CO2(二酸化炭素)の分子量は44(原子量:C=12,O=16)
    したがって 44gがCO2 の1molである。
                2molは88g
              0.1molは4.4g
            CO2 の22gは0.5mol

H2O=18  ( 水 ) 
       H2Oの18gがH2Oの(    )molである。
                    2molは(    )g
                    1molは(    )g
                    36gは(    )mol
                    9gは(    )mol

◎ 一般的な計算法
  化学式量にgをつけた質量を1molという。
 NaOH=40  …… 40gが1molである。
(例1) 20gは何molか?  ← χmolとすると
             
   1mol   χmol      1mol×20g     
   ・・・・ = ・・・・   χ= ・・・・・・・・ =0.5mol
    40g    20g         40g         

(例2)  2molは何gか?  ← χgとすると
    40g    χg        40g× 2mol   
   ・・・・ = ・・・・・   χ= ・・・・・・・・・ =80g
   1mol    2mol        1mol        





例題 H2SO4 について以下の( )を満たせ。
  物質名(      )   分子式か? ( yes,no )
  原子量:H=(   ),S=(   ),O=(   )
  式量(分子量)はいくらか。(     )
  1molは何gか?(    g)   1molは何gか?(   g)
  2molは何gか?(    g)   98gは何molか?(   mol )
  49gは何molか?(   mol )    147gは何molか?(   mol )

問い4 アルミニウムの単位格子は一辺が4.05 の長さの面心立方格子である。アルミニウムの密度を2.70g/cm3,アボガドロ定数を6.02×1023mol-1としてアル ミニウムの原子量を計算せよ。


問い5 次の各物質1.0g中に含まれる原子の数が最も多い物質はどれか。
    ヘリウム   炭素    アルミニウム

問い6 次の各物質に含まれる酸素原子の物質量が多い順に並べよ。
   二酸化炭素66g    グルコース36g                      水酸化カルシウム37g
6−5 気体1mol の体積

 1mol=6×1023=(分子量)g        
          (原子量)g
                           
    1molの気体の体積は22.4  (標準状態 )  
                           
     1 =1000       
     1 =1cm3        1辺1cmの立方体の体積は
                   1cm×1cm×1cm=1cm3
                                                   1cm
        1辺10cmの立方体の体積はいくらか
          10cm×10cm×10cm=1000cm3
                  =1000 
                  =1 

        1辺1mの立方体の体積はいくらか
          1m×1m×1m=1m3
           100cm× 100cm× 100cm=1000000cm3
                     =1000×1000cm3 =1000 
                  ∴1m3 =1000 


    22.4 =22400  =22400cm3
                                 
                                  3√22400 =28.189
           
             1辺約28.2cmの立方体の体積が22.4Lになる。
              
                                                  
          28.2cm
          
◎ 気体の体積は温度や圧力によって変化する。
                     
    1molが22.4 というのは,0℃,1気圧の時である。
                       
                       
    6×1023             標準状態        
       
       
    どんな気体でも(気体の種類に関係なく)


◎ アボガドロの法則    
                       
    どんな気体でも同温,同圧のもとでは  
           0℃ 1気圧      
                       
    同体積中に同数の分子を含む。     
     22.4   6×1023個         
                       

 まとめ    
                 
           1mol       
                          
                   (原子量)g  
    6×1023個                  
                   (分子量)g  
                           
           0℃,1気圧     
            22.4        
                  
問い7 ( )内を満たせ。
 酸素O2の分子量は(    )であるから,酸素分子1molは(   )gで,標準状態では(    )の体積になる。また,2molは(   ),3molでは(   ) となる。
 また酸素が標準状態で11.2 のとき(    )gで分子は(    )mol であり,(     )個ある。そのとき,酸素原子は(    )個である。
◎ アボガドロの法則から気体の分子量を求める方法
 ? (標準状態の気体の密度)g/ ×22.4 
   この値からg単位を除いたものが分子量
 ? 同温・同圧・同体積での比較
              ある気体の質量  
   (基準気体の分子量)×・・・・・・・    
              基準気体の質量  
   同温・同圧・同体積での比較


問い8 ヘリウムの標準状態における密度は0.178g/ である。ヘリウムの分子 量を求めよ。



問い9 一定体積の気体の質量を比較すると,ある気体は酸素の1.5倍である。 この気体の分子量を求めよ。




問い10  次の[A]に定義された記号を用いて,[B]に該当する数値を示す式を記せ。
[A] m:気体の質量(g) M:分子量   A:原子量
    N:アボガドロ数   D:標準状態における気体の密度(g/ )
    V:標準状態における1mol の気体の体積( )
[B]   原子1個の質量
      気体mg中の分子数 
      標準状態における気体v 中の質量(g)
      標準状態における密度Dg/ の気体の分子量

6 物質量(玉野光南高校)
6?1 原子量
 
原子量……原子の重さを原子量という。
 厳密には質量数12の炭素原子12C=12としたときの各原子の相対的な質量を  原子量という。これは6×1023個という途方もない数の原子の集合である。
 さらに,各原子には質量数の異なる同位体があるので,その存在比に応じて
 平均したものとなるので整数値とはならない。しかし,実際の計算においては
   概数値を用いればよい。
以下の原子量を覚えよ。          
                           
   H=1    水素は何でも1番
   C=12   黒鉛は鉛筆の芯,鉛筆1ダースは12本
          炭をおこして火に手をかざす
          C     12
   O=16   一郎さんは0点だ 
          16   O        
   N=14   窒息で医師よ薬と大騒ぎ
          N  14
   Na=23  兄さん生意気ナトリウム
          23 Na
   Mg=24  西に曲がればマグネシア
          24Mg
   Al=27  アルミニウムは窓わくになる
          Al        27
   
   Cl=35.5(         )
                        ・
   Cu=63.5(         )どうせ虫だらけ (64と覚えてもよい)                       ・・・
   Ag=108 (         )銀の入れ歯   
                            ・
   Mg=24  (         )マグネシウムは西を向け
                              ・・
 (10)Al=27  (         )アルミニウムは窓枠になる
 (11)S=32   (         )
 (12)K=39   (         )
 (13)Ca=40  (         )    
                       ・・
 (14)Fe=56  (         )鉄の五郎さん
                          ・・
 (15)Zn=65  (         )亜鉛は鉄の向こうがわ
 (16)I=127  (         )
 (17)Pb=207 (         )

3?2 分子量
分子量……分子式の中の原子量をすべて加えたものを分子量という。
(例) 水H2 Oでは
        構成する原子の原子量はH=1,O=16 だから
     H2 O=1×2+16=18
分子量を求めよ。原子量は前ページのものを見よ。また( )に分子名を記せ。
     CO2 =( )+( )×2=(  )  (         )
                                    
     O2 =( )×2=(  )       (         )
     H2 =(      )=(  )    (         )
     CO=(      )=(  )    (         )
     C3 H8 =(          )=(  ) (         )
     HCl=(        )=(  ) (         )

     H2 SO4 =(         )=(  ) (         )
     HNO3 =(       )=(  )   (         )
分子からできていないものは分子式とはよばず,化学式という。そのときの原子量の総和を「化学式量」または「式量」といい,分子量をも含めて使われる。
以下の物質の式量を求めよ。また(  )の中に物質名を記せ。
     NaCl=(         )=(  ) (          )
                                 
     NaOH=(         )=(  ) (          )
     CaCO3 =(         )=(  ) (          )
     Ca(OH)2 =(            )=(   )
                            (          )
     CuSO4 =(          )=(   )(         )
3?3 モル
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・分子量にg単位をつけた重さを1molという・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
CO2  二酸化炭素  の分子量は44 (原子量:C=12,O=16)
    したがって 44gがCO2 の1molである。
                  2molは88g
                   1molは4. 4g
              CO2 の22gは 5mol

H2 O=18  ( 水 ) 
       H2 Oの18gがH2 Oの(    )molである。
                      2molは(    )g
                       1molは(    )g
                      36gは(    )mol
                       9gは(    )mol

◎ 一般的な計算法
 NaOH=40  …… 40gが1molである。
(例1) 20gは何molか?  ← χmolとすると
             
      1mol   χmol      1mol×20g
      ・・・・ = ・・・・   χ= ・・・・・・・・ = 5mol
       40g    20g         40g

(例2)  2molは何gか?  ← χgとすると
       40g    χg        40g× 2mol
      ・・・・ = ・・・・・   χ= ・・・・・・・・・ =20g
      1mol    2mol        1mol
◎ H2 SO4 について
  物質名(      )   分子式か? ( yes,no )
  原子量:H=(   ),S=(   ),O=(   )
  式量(分子量)はいくらか。(     )
  1molは何gか?(    g)    1molは何gか?(    g)
  2molは何gか?(    g)   98gは何molか?(   mol)
 
  49gは何molか?(   mol) (10) 147gは何molか?(   mol)
◎ NaCl について                                                                       物質名(          )   分子式か? ( yes,no )                                              原子量:Na=(   ),Cl=(   )        
                                          式量はいくらか。(     )                                                                 1molは何gか?(    g)    1molは何gか?(    g)                                            2molは何gか?(    g)   58.5gは何molか?(   mol)
                                          585gは何molか?(   mol) (10) 5.85gは何molか?(   mol)
◎ C3 H8 について
                                          物質名(        )   分子式か? ( yes,no )                                                原子量:C=(   ),H=(   ) 
                                          式量(分子量)はいくらか。(     )                                                            1molは何gか?(    g)    1molは何gか?(    g)                                            2molは何gか?(    g)   44gは何molか?(   mol)
                                          66gは何molか?(   mol)(10) 8.8gは何molか?(   mol)3?4 原子とモル
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・原子量にg単位をつけた重さを原子1molという ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 炭素 C=12 

    よって炭素原子は12gが1mol。
             6gが 5mol。
            24gが2mol。
            3molは36g。
             1molは1.2 g。

 酸素 O=16
    酸素原子 1molは(    )g。  2molは(    )g。
         4molは(    )g。 10molは(    )g。
          1molは(    )g。 5molは(    )g。
    酸素原子 8gは(    )molである。
        16gは(    )molである。
         4gは(    )molである。
        40gは(    )molである。

O2 =32  酸素(分子)
  酸素32gは酸素分子(    )molである。
  酸素32gは酸素原子(    )molである。
  酸素分子1molは(    )gである。これは酸素原子(    )mol  
  したがって酸素分子1mol中に酸素原子が(   )molあることになる。




《復習》
1 次の各原子の原子記号と原子量を記せ。
   水素(   )(   )      炭素(   )(   )
   窒素(   )(   )      酸素(   )(   )
   塩素(   )(   )      鉄 (   )(   )
   ナトリウム(   )(   )   マグネシウム(   )(   )
  
2 次の物質の化学式と化学式量を記せ。
  塩化水素     (        )(     ) 
  水酸化ナトリウム (        )(     )
  水酸化マグネシウム(        )(     ) 
           
  塩化アンモニウム (        )(     )
3?5 アボガドロ定数      
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・1モルというのは個数でいえば6×1023個のことである。 ・
 ・                           ・
 ・6×1023をアボガドロ数という。            ・
 ・                           ・
 ・また単位をつけて6×1023 mol-1をアボガドロ定数という。・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・    
指数の計算
  100=102 ,1000=103  ,10000000=107
  70000=7×104 ,  5×102 =(     )
  23 =2×2×2=8, 45 =4×4×4×4×4
  102 ×104=(       )=10(   )
  102 +104=(       )
  6×105×2=12×105 =1200000
  100   102     1     
 ・・・・ = ・・ =  ・ =10-1 
 1000   103     10

  106 ÷104 =106.4 =102


H2について
  H2=2  2gが水素分子の1モル……これは水素分子6×1023個のこと         4gなら水素分子2×6×1023=12×1023=1.2 ×1024 
        1gなら      
          H2 の1gは水素分子(    )mol
          (   )mol× 6×1023=(         )
CO2 =44               
       ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
    ・            分子が     ・
    ・ 44g 1mol   6×1023個 ・
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

◎H2Oについて
  物質名(     )   原子量:H=(   ),O=(   )
  分子量(     )   1molは(    )g
  1mol中にH2O分子は何個あるか。(          )個。
  9gは何molか。(      )mol。
  9gは分子何個か。(        )個。
  分子3×1023個は何molか。(       )mol。
  分子3×1023個は何gか。(    )g。
             
◎O2 について
  物質名(     )   原子量:O=(   )    
  分子量(     )   1molは(    )g           1mol中にO2 分子は何個あるか。(          )個。     16gは分子(      )mol。原子(     )mol。     16gは分子何個か。(        )個。              分子3×1023個は何molか。(       )mol。         分子3×1023個は何gか。(    )g。                
1mol=(        )個   1mol=(        )個
2mol=(        )個   5mol=(        )個
3mol=(        )個  10mol=(        )個

6 物質量
6?1 次の文中の( )内に適当な語句または数値を入れよ。
 原子量は,質量数( ア )の( イ )原子1個の質量を( ウ )と定め,これを基準とした原子1個の相対的な質量である。この基準元素( ウ )gの中には実際に( エ )個の原子が含まれている。この数を( オ )数という。
6?2 二酸化炭素について,次の問いに答えよ。
  二酸化炭素2.2gは何molか。また,この体積は標準状態で何 か。
  標準状態でで5.6 の二酸化炭素中には酸素原子は何個含まれるか。
  二酸化炭素1分子の質量は何gか。
               
6?3 次の各問いに答えよ。
  プロパンC3H8の分子0.2mol中には,炭素原子および水素原子はそれぞれ何mol含まれるか。
  硫酸銅(?)・五水和物CuSO4・5H2Oの0.1molに含まれる酸素原子は何molか。
  硫酸イオンを0.3mol含む硫酸アルミニウムAl2(SO4)3は何molか。
6?4 次のうち,酸素原子が最も多く含まれるものを選べ。
  3.2gの酸素ガス     0 ,1atmで2.24 の酸素ガス
  1.8gの水        0 ,1atmで1.12 のオゾン
  0.2molの二酸化炭素   6.02×1022個の酸素ガス
  0 ,1atmで2.24 の二酸化炭素
6?5 標準状態である気体の密度をはかったら1.16g/ であった。
  この気体の分子量はいくらか。
  この気体は次のどれか。
 ? CO  ? NO  ? CH4  ? C2H2  ? CH4O
6?6 次の( )内に適当な語句または数値を記せ。気体は標準状態で考えよ。  酸素分子1.5×1023個は(  ) をしめる。
  窒素8.4gと酸素6.4gの混合気体の分子数は(  )個である。
  水銀1cm3(密度13.6g/cm3)中には( )個の原子がある。
  塩化水素0.2molは( )gであり,その体積は( ) である。
  二酸化炭素1gの体積は二酸化硫黄1gの体積より(  )い。
6?7 次に示す質量の気体について,標準状態での体積が最も小さいものと,最も大きいものはどれか。番号で答えよ。原子量:H=1.0,N=14,O=16,S=32   ? 水素 H2の1.0g   ? 酸素 O2の8.0g  ? 二酸化硫黄 SO2の6.4g   ? 窒素 N2の5.6g   ? アンモニア NH3の6.8g             
                                    6?7                                  最小のもの:?  最大のもの:? 
                                                    
6?8 次の記述のうち,アボガドロ数と一致しないものはどれか。2つ選び,番号で記せ。                              ? 水素(気体)1g中の水素分子の数。                  ? 1molのアンモニア中の窒素原子の数。                 ? 1molのアルゴン(気体)中のアルゴン原子の数。            ? 1molのダイヤモンド中の炭素原子の数。                ? 0℃,1atmでの酸素(気体)11.2 中の酸素原子の数。          ? 1molの窒素(気体)中の窒素原子の数。                                                    6?8                                  ?   ?                                
6?9 次の問いに答えよ。                         カルシウム1molに対してアルミニウム2molの割合の合金がある。この合金中 のカルシウムの重量百分率(%)はいくらか。次の中から最も近いものを選び, 番号で答えよ。原子量:Ca=40,Al=27                     ? 2.5  ? 3.7  ? 28.7  ? 33.3  ? 42.6  ? 67.5  ? 74.0       
 ある金属元素Mの原子量は150である。この金属25gは酸素4gと化合して,酸 化物をつくる。この酸化物の式(組成式という)として正しいものはどれか。 番号で答えよ。原子量:O=16                      
? M2O   ? MO   ? M2O3   ? MO2   ? M2O5   ? MO3        
6?9                                    
         ?                                                                 
6?10 次の問いに答えよ。答えは,最も近いものを選び,番号で答えよ。   ある金属の密度は0.97g/cm3で,1cm3中に2.54×1022個の同種の原子が存在している。この金属を構成する原子の原子量はいくらか。アボガドロ定数:6.02×1023mol-1  ? 6.9   ? 9.0   ? 23.0   ? 24.3   ? 27.0   ? 39.1        
 0℃,1atmで10?の気体の質量が19.7gであった。この気体の分子量はいくらか。                                   
? 4.1   ? 28.1  ? 32.1   ? 38.1   ? 44.1   ? 64.1         3.0%の過酸化水素水100gが完全に分解したとき,発生する気体の体積は0℃, 1atmで何?になるか。原子量:H=1.0,O=16.0                 
? 0.11  ? 0.33  ? 0.55   ? 0.77   ? 0.99   ? 1.11                                           
6?10
                                                           
6?11 次の各問いに答えよ。原子量:H=1.0,C=12,O=16,Na=23,Ca=40      
      式量(分子量など)を計算せよ。                    ? CH4  ? NaOH ? Ca(OH)2 ? Na2CO3・10H2O                二酸化炭素CO2の分子量は44である。                 ? 二酸化炭素分子1molの質量はいくらか。                
? 二酸化炭素分子2molの質量はいくらか。             
? 二酸化炭素分子0.5molの質量はいくらか。                
? 二酸化炭素の4.4gは二酸化炭素分子の何molか。             
? 二酸化炭素2.2g中には二酸化炭素分子が何個存在するか。        
? 二酸化炭素2.2gの体積は標準状態(0℃ 、1atm)で何? か。         
? 二酸化炭素2.2g中には酸素分子が何mol存在するか。           
? 二酸化炭素5.6? (標準状態)は何gか。                
==?1                                                                             
?   16   ?   40   ?   74   ?  286            ?   44g  ?   88g  ?   22g  ?  0.1mol           
? 3.0 1022 ?  1.12   ?  0 mol  ?  11                                                                                  
6?12 次の問いに答えよ。原子量:H=1.0,C=12,N=14,O=16,Na=23,S=32     アンモニアNH3の22.1gは,0℃,1atmで何? になるか。また,このなかには  何個のアンモニア分子が含まれているか。                  ブドウ糖C6H12O6の0.30molは何gか。また,この中には,炭素・水素・酸素  の各原子は何個ずつ含まれているか。                    硫黄の結晶16g中の硫黄原子の数と同数の原子を含むナトリウムは何gか。ま た,同数の酸素原子を含む二酸化硫黄は何gか。              
6?12                                   29     7.8×1023個                                 54 g C  1.1×1024個 H  2.2×1024  個 O  1.1×1024  個     Na  11.5    g SO2   16     g                                                        6?13 次の問いに答えよ。原子量:O=16,S=32                100 の空気に二酸化硫黄が1.40 含まれている。この二酸化硫黄を含む空気 10.0 中には,何molの二酸化硫黄が含まれているか。ただし,気体の体積は標 準状態で測定するものとする。                       ある気体の標準状態における10.0 の質量が12.5gであった。この気体の密度 (g/ )ど分子量を求めよ。                       
6?13
    6.25×10-7 mol    密度: 1.25  g/   分子量: 28.0                                       

6 物質量
6?1
ア 12  イ 炭素 ウ 12  エ 6.02×1012  オ アボガドロ
6?2 
  0.05mol,1.12    3・01×1023個   7.3×10-23g
               
6?3 
  0.6mol,1.6mol   0.9mol   0.1mol 
6?4 
  
6?5 
  26    ?
6?6 
  5.6    3.0×1023   0.4×1023   7.3,4.48   大きい
6?7                                  最小のもの:?  最大のもの:? 
                
6?8                                  ?  ?                               
6?9                                    ?   ?                                                                
6?10
   ?    ?    ?                                                            6?11                                       ?   16   ?   40   ?   74   ?  286            ?   44g  ?   88g  ?   22g  ?  0.1mol           ? 3.0 1022 ?  1.12   ?  0 mol  ?  11          6?12                                
  29 ,7.8×1023個
  54g,C:1.1×1024個,H:2.2×1024個,O: 1.1×1024個  
  Na:11.5g,SO2:16g
6?13
    6.25×10-7mol   密度:1.25g/ ,分子量:28.0                  目次                          

5  原子の構造

目次


 「私がこれから論じようとする系は,等しい質量をもつ多数の粒子が円周上に等間隔に配列されており,互いに距離の2乗に反比例するクーロン力で反発しあっている。この円の中心には質量の大きな一つの粒子(陽電荷球)があり,まわりの粒子をクーロンの法則に従って引きつけている。もしもこれらの反発しあっている粒子が,引きつけられている中心の粒子のまわりを,ほぼ等しい速さで回転し,中心引力が十分に大きいならば,この系は一般に小さい撹乱に対して安定性をたもつであろう。」 
    長岡半太郎 Philosophical Magazine, 6 ,7,445(1904)   物理学古典論文叢書10(東海大学出版会)p.31の八木江里訳より 

5-1 原子の構造                               
 歴史
1897  電子の発見          トムソン  
1903  土星型原子模型の提唱 長岡半太郎  
1911  原子構造の提唱  ラザフォード   
1913  水素原子模型の提唱 N.ボーア    
1932  中性子の発見    チャドウィック 
1660  元素の定義     ボイル    
1803  原子説の提唱    ドルトン    
1913  粒子による原子核壊変の実験 ラザフォード    
1931  重水素の発見      ユーリー  
1935  中間子理論の提唱   湯川秀樹 

原子と元素  
 原子の種類を元素という。元素には元素記号というものがあって,一つの元素に一つの記号があった。この記号は原子を表すのにも使われる。そのときこの記号は,原子記号と呼ばれる。   
 元素記号として既に約20個学習したが,ここでは更によく使われるものについて覚えることにしよう。

問い1 元素記号(原子記号)を記せ。
クロム(   )   マンガン(   )  鉄(   ) 
コバルト(   )  銅(   )     亜鉛(   ) 
ゲルマニウム(   )臭素(   )    クリプトン(   ) 
銀(   )     カドミウム(   ) スズ(   )
ヨウ素(   )   キセノン(   )  ストロンチウム(   )
バリウム(   )  タングステン(   )白金(   ) 
金(   )     水銀(   )    鉛(   )  ポロニウム(   ) ラドン(   )   ウラン(   )  プルトニウム (   )  

問い2 元素名(原子名)を記せ。

Fe(      )    Ne(        )   Pt(      ) Au(        )                            Hg(      )      W (        )            Na(      )      Ba(        )                                        Ni(      )   (10) Cl(        )                                      (11) S(      )   (12) U (        )                                      (13) P(      )   (14) Sn(        )                                        
原子の構造 
ドルトンの原子説では原子はそれ以上小さくすることはできないものとして提案されたが,いまでは原子はさらにそれを構成する小さな粒子からできているということがわかっている。  
すなわち,原子は正の電荷を帯びた原子核とそのまわりを動きまわっている電子とからできている。電子は負の電荷を帯びており,原子核とつりあっているので,原子は電気的には中性である。  
さらに原子核は正の電荷を帯びた陽子と電気的に中性な中性子とからできている。陽子一つのもつ電荷と電子一つがもつ電荷とは符号が逆で値は同じである。したがってまた,原子が電気的に中性であることから,原子の中の陽子の数と電子の数が等しいことがわかる。電子は原子核の周りを電子は回っている。 クーロン力の向心力である。
                     質量で比較すると電子は非常に軽く陽子や中性子の約1840分の1である。

陽子は+e、電子は-e電荷を帯びている。このeは電気素量 (e=1.6 \times 10^{-19} クーロン)と呼ばれる。

  これらのことを整理してみると次の図のようになる。  
                      電荷   質量比            
 陽子       +e    1836    
 中性子    ±0     1840    
 電子       -e     1   
      p 陽子……正の電荷を帯びている。
      e- 電子……負の電荷を帯びている。原子核のまわりを運動。 
         n 中性子…電気を帯びていない。質量は陽子とほぼ等しい。
            原子番号≡陽子数=電子数    質量数=陽子数+中性子数     


陽子,中性子,電子の質量および電荷
            質量          電荷
陽子1.673 × 10-24  g1.602 × 10-19 クーロン*
中性子1.675 × 10-24  g  0      クーロン
電子9.109 × 10-28  g-1.602 × 10-19 クーロン
                                                                                                                              *1クーロンは1Aの電流が1秒間流れるときの電気量     
 表記               ①     ③             
                      ① 質量数  ②     ④     
                       ② 原子番号              
                       ③ アラビア数字と+-の記号でイオンの価数              
                       ④ 原子の数         
                 ①-②=中性子数  
                     ①~④の数値は必要に応じてつける。   
問い3 原子番号がZである原子の中性子の数をNとするとき,質量数Aは,ZとNによってどのように表されるか。また,陽子1個の電荷を+eとすると,この原子核の総電荷はどのように表されるか。    
問い4 23Na,37Cl,127Iの各原子核中の中性子の数はそれぞれいくらか。ま た,原子番号の増加につれて,中性子と陽子の数の比はどのように変わっていくか。       

●●● 実験 ナトリウムと水素 ●●●    
目的 ナトリウム原子,水素原子の単体である金属ナトリウムと水素の性質を調べる。
準備 試験管,ゴム栓,マッチ,ピンセット,ろ紙,カッター,ナトリウム   
         試験管立て,蒸留水
方法1. 米粒大のナトリウムを半分に切り,切った直後の表面を観察する。さらに,その後の表面の変化についても観察する。 (切った直後)           (数秒後)            
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
2. 試験管に蒸留水を5  とり,1.で切ったナトリウムをピンセットで試験管内 に入れ,素早くゴム栓を逆さにしてのせて発生する気体を集める。
     (反応のようす) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
3. 集めた気体に点火したマッチを近づける。(試験管にマッチの先を差し込む ようにする。) 
(結果) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
問い5 次の表を埋めよ。ただし,原子の構造には次の関係がある。    
 原子番号=陽子数=電子数 ,質量数=陽子数+中性子数     
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・
 1 ・ 2 ・ 3 ・ 4 ・ 5 ・ 6 ・ 7 ・ 8 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・   ・   ・ 4 ・ 5 ・   ・   ・ 7 ・ 8 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・ 1 ・ 4 ・   ・   ・ 11・ 12・   ・   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・                                         9   10                  15                                                      Na                                                                      11      13          16                                          10          11  14      16                                                          12      14                                                      20  23          28      32                                         フッ素                          硫黄                                                                              17              21  29                                                                      Cu      Au                                                                                                                  18  22                  61 118                                                      20              79                                                  39  40  45  64 108                                             塩素                       銀                                                   
5-2 同位体  
同位体……同じ元素の原子で質量の異なるものを互いに同位体という。同位体      では陽子の数は同じであるが,中性子の数は異なる。       同位体の化学的性質は同じである。  1910年 放射性崩壊の研究がすすむにつれて化学的性質は同じではあるが質量数の異なる原子が発見され,ソディはこれを周期表の同じ位置を占める元素であることから同位元素となづけた。初めは同位元素は放射性元素だけに存在すると考えられたが,1912年にJ.J.トムソンがネオンの放射性でない2種の同位元素を発見して以来同位元素は放射性元素に限らないことが明らかになった。  水素原子以外は同一元素の同位体を区別する名前はない。したがって,原子記号の左上に書く質量数で区別する。    水素 3H  三重水素(トリチウム)      1H  水素               2H  二重水素(デューテリウム)    他のもの(例)       14C 炭素14        238U ウラン238       12C 炭素12        235U ウラン235  同位体は化学的性質が同じである。したがって化学的方法で分離できない。物理的方法で分離する。例えば遠心分離法。 同位体の中には放射能を持つものがあり,これを放射性同位体(ラジオアイソトープ)という。

●●● 実験 同位体 ●●● (教師)

  
 目的 重水D2Oの性質を観察することにより同位体についての理解を深める。
準備 ビーカー,氷,重水で作った氷,メートルグラス2,駒込ピペット ガラス棒,ピンセット,蒸留水,電子天秤
方法1. ビーカーに氷水を入れて全体をよくかきまぜる。氷が浮いていなければ,さらに追加 しておく。次にこの氷水の中に重水の氷を1塊ピンセットで挟んで投 入する。 (観察)[普通の水からできた氷,重水からできた氷の位置はどのようになっているか] 

2. 電子天秤の上にメートルグラスをのせ,風袋消去ボタンを押して目盛りを0 にする。このメートルグラスに洗ビンから蒸留水を18ml注ぎ,質量を測る。  蒸留水18 の質量……(    )g 
3. 重水についても2.と同様にして18mlの質量を測る。  重水18mlの質量……(    )g 考察1. 重水の密度を計算せよ。 
2. 重水を電気分解して重水素原子だけからなる水素分子を発生させたい。電気 抵抗を小さくするために加える電解質としてはどのようなものがよいか。   
問い6 天然に同位体の存在しない元素の元素記号を記せ。 
問い7 水素のおもな同位体には,1Hと2Hがあることから,水素分子には質量の異なるものが何種類存在すると考えられるか。 また,酸素の同位体を質量数が16,17,18の3種類とすると質量の異なる水は何種類存在すると考えられるか。 
問い8 原子番号18番のアルゴンには、36Ar,38Ar,40Arの3種の同位体がある。各同位体について、次の数値を記せ。   
        原子番号          質量数          原子核中の陽子の数     原子核中の中性子の数      


5-3 イオン  物質の構成粒子   原子            分子           イオン   陽イオン……正の電荷を帯びる                 陰イオン……負の電荷を帯びる   化学式   分子式……       組成式……NaCl,Ca(OH)2                  
イオン式……  単原子イオン……Na+,Cl-                 多原子イオン……NH4+,SO42-     
陽イオン……原子から電子が失ったものを陽イオンという。  
陰イオン……原子にさらに電子がくっついたものを陰イオンという。  
イオンはイオン記号で表す。   陽イオンは原子記号の右肩へ+をつける。例 Na+ ,K   
電子が2個失われたものを2価の陽イオンといい右肩へ2+をつける。Mg2+,  
 陰イオンは右肩へ-をつける。2価のものは2-をつける。Cl,O2-  
おもな陽イオンと名称 H+ (           )  Li+ (            )Be2+(           )  Na+ (            )Mg2+(           )  Al3+(            )K+ (           )  Ca2+(            )Fe2+(           )  Fe3+(            )Cu+ (           )  Cu2+(            )Sn2+(           )  Sn4+(            )Ag+ (           )  Zn+2(            )NH4+(           )
おもな陰イオンとその名称O2- (          )  F- (            )S2- (          )  Cl(            )Br- (          )  I(            ) OH- (          ) SO42- (            )NO3-(          ) PO43- (            )

問い9 次の陽イオンと陰イオンの名称と,それらのイオンから生じる化合物の組成式と名称を記せ。    
  Cl-      OH     O2-     PO43-                 塩化物イオン K+             KOH                     酸化カリウム     Ca2+                                                                             Al3+                                                                                                                                                                
●●●実験1 イオンの関与する反応 ●●●
目的 イオンの関与する反応について変化を観察し,あわせて変化をイオン式をもちいて記述する。
準備 試験管3,試験管立て,薬さじ,蒸留水   塩化ナトリウム,1mol/ 塩酸,0.1mol/ 硝酸銀水溶液,1mol/ 硫酸   0.1mol/ 塩化バリウム水溶液
方法1. 試験管に少量の食塩水を作り,これに少量の硝酸銀水溶液を加えて変化を観 察する。 
2. 試験管に少量の塩酸をとり,これに少量の硝酸銀水溶液を加えて変化を観察 する。 
3. 試験管に少量の塩化バリウム水溶液をとり,これに少量の硫酸を加えて変化 を観察する。  
考察
1. 方法1.2.3.の変化をイオン式で表してみよう。
    
2. 考察1.でもちいたイオンの名前を記せ。  

5 原子の構造 
5-1( )内に適当な語句を記せ。 原子の中心には( ア )の電気を帯びた原子核があり,そのまわりを( イ )の電気を帯びたいくつかの( ウ )がとりまいている。原子核は( エ )と( オ )からできていて,両者の和の数は( カ )と呼ばれ,( キ )の数は原子番号と呼ばれる。 
5-2 次の記述のうち誤っているものはどれか。  原子核内の中性子の数は,原子量からその原子に含まれる電子の数を差し引 いた値に等しい。  アンモニア1molに含まれる窒素原子の数は6.02×1023個である。  原子番号が違っていても質量数の等しい原子を同位体という。  金属イオンの価数は,その元素の原子番号からイオンのもつ全電子数を差し 引いた値に等しい。
 
5-3 原子AがイオンA3+になったときの電子の数は,原子番号nの原子BがイオンB3-になったときの電子の数と同数であった。原子Aの原子番号をnを用いて表せ。 
 5-4 同位体に関する次の記述のうち,正しいものはどれか。(ア) 質量数は等しいが,原子番号が異なり,化学的性質がよく似ている。 (イ) 質量数も原子番号も等しいが,化学的性質は異なる。(ウ) 質量数は異なるが,原子番号が等しく,化学的性質もよく似ている。(エ) 質量数は異なるが,原子番号が等しく,化学的性質は異なる。 
 5-5 炭素には12Cと13Cがある。次の各問いに答えよ。  12Cと13Cとは互いに何と呼ばれるか。  原子核を構成する中性子の数はそれぞれいくらか。 5-6 酸素には質量数が16,17,18の安定な同位体が存在する。次の項目について3種の同位体すべてについて同じものには○印を,それ以外のものには×印を つけよ。  原子番号     核外電子     陽子数     中性子数         5 原子の構造 5-1ア 正  イ 負  ウ 電子  エオ 陽子、中性子  カ 質量数  キ 陽子
 5-2   解説:  質量数から陽子の数を差し引いたものが中性子の数である。  原子番号が同じで質量数の異なる原子を互いに同位体という。
 5-3  x-3=n+3  x=n+6 5-4 (ウ) 5-5   同位体    6,7 
 5-6   〇   〇   〇    原子の構造2(電子配置) 15-1 ( )には数値,語句を,[ ]には化学式を入れよ。   
    アルミニウム原子27Alは,原子核に陽子を( ア )個もっている。また最も内側の電子殻に( イ )個,次の電子殻に8個,最外殻に相当する( ウ )殻 に( エ )個の電子が配置されている。したがって,その電子式は[ オ ]と表される。アルミニウム原子が最外殻の電子をすべて放出すると[ カ ]と表されるイオンを生じる。このイオンの電子配置は( キ )原子と同じ閉殻である。このイオンと酸化物イオンO2-からできた化合物の化学式は[ ク ]と表される。
15-1            ア 13 イ 2 ウ M エ 3 オ Al  カ Al3+ キ アルゴン Al2O3  
15-2  ~ は元素名で答え,  は数字を記入せよ。  最外殻であるL殻が電子8個で満たされている原子は何か。         最外殻であるK殻が電子2個で満たされている原子は何か。         L殻に電子1個が存在している原子は何か。                ケイ素原子はM殻に何個の電子を持っているか。               塩素原子はL殻に何個の電子を持っているか。              
15-3 次の原子の価電子の数を記し,電子式を記せ。  Li   B   N   F   S   Mg      
15-4 次の文の( )内に適当な語,数などを記しなさい。 価電子が1個か2個の原子は,それらを失って安定な希ガス型の電子配置となる。したがって,1個失えば(①)価の(②)になり,2個失えば(③)価の(④)となる。また価電子が6個か7個の原子は,電子を2個か1個他からもらって,安定 な希ガス型の電子配置となる。したがって,2個もらえば,(⑤)価の(⑥)になり,1個もらえば,(⑦)価の(⑧)になる。 15-4① 1 ② 陽イオン ③ 2 ④ 陽イオン ⑤ 2 ⑥ 陰イオン ⑦ 1 ⑧ 陽イオン 
15-6 次の文中の( )内に適当な数値を入れよ。 原子番号17の塩素には質量数35のものがある。その原子核の陽子の数は(①)個,中性子の数は(②)個,原子核のまわりの全電子数は(③)個である。それらの電子はK殻に(④)個,L殻に(⑤)個,M殻に(⑥)個がそれぞれ配置されている。塩素原子が1価の陰イオンになったとき,最外殻の電子数は(⑦)個となる。塩素と同じ周期のナトリウム,ケイ素および硫黄の最外殻の電子数は,それぞれ(⑧),(⑨)および(⑩)個である。
15-6 ① 17 ② 18 ③ 17 ④ 2 ⑤ 8 ⑥ 7 ⑦ 8 ⑧ 1 ⑨ 4 ⑩ 6  
15-7 次の文の( )の中に適当な語句,元素記号または数字を記せ。 2個の水素原子の間に力がはたらいて水素分子ができるときの様子を考えてみ る。2個の水素原子がしだいに接近してくると,ついには電子殻どうしに重なり ができる。そのとき,それぞれの原子の電子は重なりの部分で両原子核に引き付けられる。すなわち,2個の電子が対となって両方の原子に(①)されることに なり,2個の水素原子は(②)原子に似た電子配置となる。このように電子を共 有することによってできる化学結合を(③)といい,共有されている電子対を(④)という。完全に満たされていない最外殻にある電子は化学結合に重要な役割を果たしており,(⑤)といわれる。希ガスを除く(⑥)元素では最外殻の電子が(⑤)である。たとえば,水素のそれは1,炭素,窒素,酸素のそれらは(⑦)(⑧))⑨)である。                          
15-7① 共有  ② ヘリウム  ③ 共有結合  ④ 共有電子対  ⑤ 価電子⑥ 典型  ⑦ 4  ⑧ 5 ⑨ 6 

目次                      

4 物質の成り立ち

目次
 
「さらにまた,原子は,形状,重さ,大きさ,および形状に必然的にともなう性質,をもっているが,それ以外には,われわれに現われる諸事実に属するいかなる性質をももたない,と考えなければならない。なぜなら,こうした性質はいずれもみな転化するが,原子は決して転化しないからである」
    エピクロス「ヘロドトス宛の手紙」より
          出隆訳「エピクロス-教説と手紙-」(岩波文庫)p.21
 
4-1 原子
 
 ここに64gの銅の針金がある。これを半分にすると32gになるが,やはり銅としての性質はかわらない。さらにこれを半分にすると16gになるが,同様に銅であ ることには変わりはない。……果たして,このような操作を続けていくとき,それは無限に続けることができるであろうか。
        
    64g            
                                  
     銅   →   32g   →    16   →    
                                  
このような操作をn回行うと64×(1/2)ngになる。
                         
 ここで注意しなければいけないことは,銅としての性質を保ったままで,こういう操作を行うということである。逆にいえば,nがいくらになったら,銅でなくなるか,というようなことについて考えているのである。(こういうのを思考実験Gedankenexperimentという。)
  
 このようなことを,実際に行うことは不可能だが,現在までに蓄積された自然科学の知識の教えるところでは,n=79のとき1.0548×10-22gになるが,これが銅としての属性を示す最後で,次の,n=80になると,それはもう銅ではない。銅ということはできない。同じようなことを鉄や亜鉛でやっても同様に鉄や亜鉛としての性質を示す最後の一つがある。(このときの回数をn=αとする。もちろんαの数値は,初めにとった物質の量や,物質の種類によって異なる。)
 n=αでは銅は銅,鉄は鉄,亜鉛は亜鉛であるが,n=α+1 以上になると,銅も,鉄も亜鉛も区別できなくなる。このn=αのときの,それぞれの物質の性質を示す最後の一つを原子という。すなわち,物質を構成する最小の粒子を原子というのである。
 ここでひとつ注意してもらいたいのは,実際に金属としての性質は原子1個ではなく,原子の集合体としての性質であるので,上の説明には厳密さの欠ける点があるということである。
 
 原子というものの存在が考えられたのは,はやく古代ギリシャ時代であるが,それはあくまでも,哲学的なもので,現実的な粒子として考えたのは19世紀のイギリスの科学者J.ドルトンである。     
  
 ここでドルトンが原子というもの存在を思い付いた経過を学習しよう。そのためには,まず,化学という学問がドルトン以前にどこまで進んでいたか学ぶ必要があるだろう。                            
                                   
                                   
                                   
                                   
質量保存の法則 Law of Conservation of Mass              
 1774年 ラボアジェ  仏                      
 化学反応の前後において,物質の全質量は変化しない。物質は質量によってその量を表すものであるから,物質がまったく消滅したり,あるいは新しく造りだされたりすることがないことを意味する。それでこの法則は物質不滅の法則とも呼ばれる。
 
定比例の法則 Law of Definite Proportion  
 1799年 プルースト  仏
 どんな化合物でも,その化合物を構成する成分元素の質量の比は常に一定である。                                                                                                                                              ドルトンの原子説                             1803年 ドルトン J.Dalton 1766 ~1844   英              質量保存の法則と定比例の法則を説明するために             考えられた。                               物質は分割の極限である微粒子の集合体であるという考え方はギリシャの哲 学者デモクリトゥスDemocritus(B.C.460-361) に始まるが,それが19世紀に至 ってDaltonによって科学的根拠をもって唱えられた。
     すべての物質は原子と呼ばれるそれ以上に分割することのできない小    さな粒子からできている。                         同じ種類の元素の原子は質量・性質が等しいが,異なる種類の元素の    原子では質量も性質も互いに違ってくる。                  化合物は2種またはそれ以上の原子が整数個ずつ結合して生じ,成分    元素の原子数は化合物によって一定である。                 化学変化では,原子の集まりかたが変わるだけであり,各原子は消滅    することも生成することもない。                   質量保存の法則…… と より説明できる。
  定比例の法則 …… と より説明できる。
倍数比例の法則
 1804年ドルトン
 
 ドルトンは自分の考えた仮説(ドルトンの原子説)が事実なら次に示すような法則も存在しなければならないと考えた。
 
 2種類の元素が化合して,2種類またはそれ以上の化合物をつくるとき,一方の元素の一定量と化合する他方の元素の質量の比は簡単な整数比になる。
 
 
 
 
ドルトンの生涯
         島尾永康「物質理論の探究」(岩波新書)より
 
 18世紀後半のイングランドでの科学の担い手は,プリーストリ(酸素の発見者)のように地方在住の非国教徒が多かった。織工の子として生まれたドルトンの属するクウェーカー教には教育を重んじ,自然哲学に興味をもつものが多かったので,科学者となるには好ましい環境だったといえる。
 最初ドルトンはマンチェスター・アカデミーで数学と自然哲学を担当した。8年後,そこを辞任し,私塾「マセマティカル・アカデミー」を開いて,数学・実験物理学・化学を教え,一生その教師にとどまった。科学の専門知識にたいする社会の要望が出はじめた当時にあっては,この種の私塾や巡回通俗講演がはたした役割は大きなものがあり塾は繁盛した。
 26才で辞任して以来, そこで生涯を終えるまでかれは52年間をマンチェスターですごした。この間,マンチェスターはイギリス産業革命の焦点として,静かな田舎町から汚れた工業都市へ,ヴィクトリア期イギリスの第二の都市へと変貌し,人口も10倍に膨張した。ところがドルトンは,マンチェスターのこの変貌ぶりには全く言及していない。友人の中には化学知識を工業に応用した人も多かったが,ドルトンは工業には全く関心がなく,技術上の発明もない。ラボアジェなどフランスの化学者の多くが,国家枢要の地位を占めて,活発に公的活動をしたのとは対照的に,市井の一私塾教師だったドルトンは全く公務につかず,教育に多くの時間をさき,余暇に研究に従事するという学究的な独身生活をおくった。教え子の中にエネルギー保存則で知られるジュールがいる。そしてドルトンの原子論発表の100年後に赴任したラザフォードが,構造のある原子を論じて,歴史を 画する二つの原子論がマンチェスターから現れることになる。
 ドルトンは偉大な師についたこともなければ,同時代の科学者との交際もとくに求めなかった。当時のマンチェスターにはまだ大学はなく,ロンドンからも遠く,オクスフォードやケンブリッジからも離れていた。そのような環境にいたドルトンに科学研究を可能にしたのは,ひとえに「文学哲学協会」という地方学会の存在による。1781年の創立だから,ドルトンがマンチェスターに来る9年前にできたばかりであった。マンチェスターの文学哲学協会には知名の士こそいなか
ったが,役員もおき紀要も発行し,近代的な研究体制をととのえていたので,現在まで存続している。現存の科学の学会としてはロンドンの王立協会についで古い。王立協会は歴史こそ古いが,この当時は学会というよりクラブ的色彩がつよく,会員には学者よりもディレッタントが多かった。ドルトンが奨められても王立協会会員に立候補することを渋った理由の一つはそこにあった。ドルトンは社会的階層によってではなく,専門家としての実力によって地歩を進めてゆく新しい型の科学者だったのである。ドルトンが英国科学振興協会にはその創立以来,積極的に参与したのも,職業的科学者の立場の強化のためであった。そのようなドルトンがフランス科学アカデミーの通信会員にはよろこんで選出されたのは,イングランドとはちがってフランスでは科学者の専門的功績を評価したからである。ドルトンはパリとアルクイユの訪問さえもした(1822)。そこでベルトレ,ラプラス,キュヴィエその他のきら星のような科学者群に歓待されたのは,地味なドルトンの生涯における華やかな一瞬であった。
 ドルトンはマンチェスターの文学哲学協会に50年間所属し,普通会員から始まって,書記,副会長,会長(1817)となり,会長として27年間,死ぬまでつとめた。ドルトンはこの協会で117編の論文を発表した。孤独な研究者だったかれが,生前すでに全国的かつ国際的名声を確立したのは,ここで発表した論文による。
 会員に選出されて(1794)一ケ月以内に発表した最初の論文は,色盲に関するものだった。ドルトンは色盲を科学的に研究した最初の人だった。このため色盲のことをドルトニズムという。かれ自身と兄のジョナサンとが赤色盲だったことが研究の動機である。彼の眼のガラス体が青色であるために赤色を吸収するというのが彼の説明であった。のちにトマス・ヤングが異なる理論を発表したが,ドルトンは自説をまげず,死後,自分の眼を解剖して自分の仮説を確認してもらいたいと遺言した。解剖の結果彼の説明が間違っていることがわかった。綿密な観察,大胆な理論,自説を信ずる信念の強さなど,ドルトン特有の研究態度はすでに現れていた。
 
 
 
4-2 分子
 
 ドルトンの原子説は質量保存の法則や定比例の法則に完璧な説明を与え,さらに倍数比例の法則の発見を導いたものの,まもなく1つの大きな障害に突き当たった。
 
気体反応の法則
 1808年 ゲイ・リュサック J.L.Gay-Lussac 1778~1850 仏
 
 気体が反応する場合,それらの反応する気体の体積は簡単な整数比になる。
 
 これは「原子は分割されない」というドルトンの原子説と矛盾する。この矛盾を解決するために提唱されたのが,アボガドロの分子説である。
アボガドロの分子説                            1811年 アボガドロ A.Avogadro 1776~1856                                                      原子自身ととその結合体である「分子」とは明確に            区別されねばならない。                          単体の気体は二原子分子として存在しているいる可            能性が高い。                               同一体積の気体は,温度,圧力が等しければその種            類に関係なく,一定数の分子を含む。                                                     今では分子の存在は証明されており,当初は「アボガドロの分子仮説」と呼ばれたが,現在では「アボガドロの法則」と呼ばれている。
 
●●● 実験9 分子模型 ●●●
 
実施日     年  月  日  曜日  限,場所(   教室)
天気(   ),室温(  ℃),湿度(  %),気圧(   mmHg
班 (  班),共同実験者(
 

目的 分子模型を組み立て,分子を立体的にとらえ,分子式,構造式などの理解  を深める。
準備 分子模型セット
A.原子間の結びつきの簡単な分子
 
方法
 1. 表に示す物質の分子模型を組み立て,表を完成する。
 2. 各原子の球で,ボンドを差し込むのに使う孔の数は次のようにする。
   水素原子 ,塩素原子 ,酸素原子 ,窒素原子 ,炭素原子 
    水色    青色    赤色    青色    黒色
                                          水素    塩化水素  水     アンモニア メタン                                        分子式                                                                                                         立体図                                                                                                                                             構造式                                                                                                        考察                                   1. 分子模型でみると,(     )と(        )の分子は直線状 で,(    )の分子は二等辺三角形である。
 
2. (       )の分子は背の低い三角錐の形をしており,(    ) の分子は正四面体になっている。
 
3. 2.の2種の分子のように(      )的な構造をもつ分子でも,分子内 の原子の結びつきを表す構造式では,平面的に示されるようになる。
  
 
B.原子間の結びつきの複雑な分子(炭素原子,酸素原子を含む分子)
 
方法
1. 表に指示されているボンドの数,原子の種類と数にしたがって分子模型を組 み立て,表に記入する。
                                       ボンド   ノ種類・数 立体図   構造式   分子式   物質名                                                                               2  酸素原子2                                                                                                       炭素原子1                             4                                      酸素原子2                                                                   炭素原子2                             6                                      水素原子4                                                             考察
1. 酸素原子が2個結びついたものが(       )であるが,酸素原子2 個を結びつけるのに,ボンドを1本だけ用いると,2種類の酸素原子はそれぞ れさらに(   )個の水素原子を結びつけることができる。しかし,実際に は水素原子は結びついていないのであるから,水素原子などが結びつかないよ うな分子模型を考えなければならない。それは2個の酸素原子間に(   ) 本のボンドを用いると解決する。
 
2. 酸素分子の場合と同じようなことが,(   )原子と(   )原子間の 結びつき,(    )原子どうしの結びつきにもいえる。このような結びつ きを二重結合という。
 
4-3 化学式
 
 化学で扱う物質を表す記号(式)には様々なものがあり,それぞれ目的に合
わせて使用される。
        分子式
 化学式    構造式
        組成式
        示性式 
 普通,酢酸はCH3COOHと記す。これは示性式である。他の化学式は以下のよう になる。                                                                      分子式     組成式     示性式      構造式                                             C2H4O2    CH2O    CH3COOH    H O                                 ・ ∥       分子からからで 分子式でないも 分子の特性を明 H・C・C・O・H   きているものを のの組成を表す らかにしたもの   ・         表す。     。また,分子式 。基を区別して   H                 を最も簡単な比 記している。                      にしたもの。            ノ ノ ヲ                               ニ シタモノ。                                           
問い1 表を完成せよ。
                                       名称  エタノール 過酸化水素  プロパン   ベンゼン                                            分子式                                                                                                                                             組成式                                                                                                         示性式                                                                                                                                             構造式                                                                                                       化学結合
 価標
 原子価
 
 
 
 
 
 
問い2 分子式を記せ。
 
水(      ) 水素(    ) 酸素(   ) 窒素 (   )
 
オゾン(    ) 一酸化炭素(    ) 二酸化炭素 (    )
 
過酸化水素(    ) 塩素(   ) 塩酸(     )
 
硫酸(    ) 硝酸(    ) アンモニア(      )
 
ベンゼン(      ) メタン(     ) プロパン(      )
 
問い3 二原子分子,三原子分子の例を,単体と化合物について,それぞれ1つずつあげ,分子式で示せ。
 
 
 
 
 
 
問い4 次の物質の化学式を記せ。
 
  過酸化水素(        )  過マンガン酸カリウム(     )
  硫酸マンガン(Ⅱ)(     )  塩化水素(           )
  ヨウ化カリウム(      )  亜硝酸ナトリウム(       )
  塩化水銀(Ⅱ)(      )  クロム酸カリウム(       )
 
4  物質の成り立ち
 
4-1 次の式は下記のどの事項にあてはまるか。
   H H        CH3COOH     H2O2
   | |                
 H-C-C-0-H            
   | |                
   H H
 
  分子式   構造式   組成式   示性式   イオン式 
 
4-2 下線を引いた原子の原子価はいくらか。
  H2O   HCl   NH3   CO2   SiO2
 
4-3 アボガドロの法則に関する次の文で誤っているものはどれか。
  同温・同圧のもとでは,気体の体積は分子数に比例する。
  ヘリウムは,同温・同圧のもとで,同体積中に同数の分子を含む。
  アボガドロの法則は気体だけでなく,液体でも成り立つ法則である。
  酸素(分子)もオゾンも同温・同圧のもとでは,同体積中に同数の分子を含 む。
 
4-4 次の文中の( )内にあてはまる事項を次の ~ から選べ。
    定比例の法則      アボガドロの法則  
    気体反応の法則     倍数比例の法則
 まず,実験によって導かれた( ア )を説明するためには,原子の存在を仮定すると都合がよかった。そして,原子論の立場から( イ )が成立することが予想され,のちに実験的に証明された。一方( ウ )を説明するために分子が考えられ,( エ )が1つの仮説として提出された。
 
4-5 次の法則を最初に提唱したのは誰か。
   質量保存の法則   気体反応の法則   倍数比例の法則
   定比例の法則 
  アボガドロ    ラボアジェ    プルースト
  ドルトン     ゲーリュサック
 
4-6 水素0.80gを燃焼させると水7.20gを生じる。また,酸化銅(Ⅱ)1.98g を水素で還元すると,1.58gの銅と0.45gの水を生じる。このことから水を構成する酸素と水素の質量比は一定であることを示せ。
 
 
 
4  物質の成り立ち
 
4-1 
               
 
4-2 
  1   1   3   4   4
 
4-3 
 
 
4-4
ア   イ   ウ    エ    
 
4-5 
                
 
4-6 
水素0.80gと反応する酸素は、7.20g-0.80g=6.40g
  このとき、水素:酸素=0.80g:6.40g=1:8 
酸化銅(Ⅱ)を還元したときに生じた水0.45g中の酸素は1.98g-1.58g=0.40g  このとき反応した水素は0.45g-0.40g=0.05g
 この場合の水素:酸素=0.05g:0.40g=1:8  
以上のことから、水を構成する酸素と水素の質量比は一定であることがわかる。
目次 

3 物質の三態

目次                    
 
3-1 三態の変化
●●● 実験 液体窒素 ●●● (教師実験)
目的 液体窒素を用いて,-196℃の世界を体験するとともに,多くの物質は温度を下げると固体になるということをりかいする。
準備 液体窒素,エタノール,水銀,酸素,ハンダ,草花など。 
観察
                          
                                  
  物質は温度や圧力によって固体,液体,気体のいづれかの状態をとる。これを物質の三態という。
 
  三態の変化というのはマクロ的には状態変化であるがミクロ的には分子の集合状態の変化に他ならない。
 
●●● 実験 昇華 ●●●
目的 昇華という現象を理解する。
準備 パラジクロロベンゼン,ビーカー100mL,丸底フラスコ100nL、 三脚,金網,マッチ
方法
1. ビーカーにパラジクロロベンゼンを少量入れ,水道水を入れた丸底フラスコを上からのせる。
2. 1.のビーカーをおだやかに加熱し変化を観察する。



  

  したがって,物質の密度は,一般に固体,液体,気体の順に小さくなっている。

 融解熱……結晶がすべて融解するのに必要な熱エネルギー。




                           
                         
問い1  0 ℃の氷10g を融解するのには,何cal の熱量が必要か。
 
 
3-2 熱運動
 
  原子・分子の熱運動
 原子や分子はそのときの温度に応じたエネルギーをもって絶えず激しく運動している。これを熱運動という。
 熱運動の例としてはブラウン運動,拡散,浸透などがある。
 
 ブラウン運動………イギリスの植物学者ブラウンが顕微鏡で花粉を調べている         ときに発見。
          花粉の細胞から出た微粒子に水があたって微粒子が動き回         っているのが観察された。
          この原因となる水分子の運動が熱運動である。
 
  物質の三態と熱運動
 
  気体の運動
   分子は器壁と衝突しながら,直線運動をしている。
  液体の運動
   気体のように自由な運動はできないが分子の移動はおこる。
  固体の状態
   規則正しく密に配列している。これを結晶という。
 
  温度と熱運動
 温度……熱運動の激しさを表す目安である。
  熱運動がないときを0とする。これを絶対温度という。単位K(ケルビン)   T=273.15 + t
3-3 固体の構成
 
 
固体   結晶     イオン結晶
            共有結晶
            分子結晶
            金属
    
     無定形固体……ガラス,プラスチック
      特定の融点をもたない
 
 
固体の特性
 
 
  水和水~特定のイオンまたは分子と顕著な相互作用をもつ水分子。
 
   結晶水~①配位水……金属イオンに配位し,錯イオンを作っている水。
       ②陰イオン水……水素結合で陰イオンと結合し,脱水しにくい。       
                ③格子水……配位せず結晶格子の空所を満たす。
 
 
  風解
   大気中の水蒸気の分圧が,その物質の飽和水蒸気圧より低ければ,結晶中の水分が蒸発する。
 
  潮解
   その固体の飽和水溶液の蒸気圧が,それと接触する大気の水蒸気の分圧よ  りも小さい場合におこる。
 
 
  結晶の比較
 
 結晶
 結合
 物質
融点
水への溶解
かたさ
電気
イオン結晶
 
イオン結合
 
NaCl
CaO
801
2572
溶ける
溶ける
かたくて
もろい
不通
不通
共有結晶
 
共有結合
 
ダイヤモンド
石英SiO
3600
1550
溶けない
溶けない
きわめて
かたい
不通
不通
金属の結晶
 
金属結合
 
Al
Fe
660
1540
溶けない
溶けない
展性・延
性に富む
通す
通す
分子結晶
 
水素結合
 
CH3OH
  0
-98
溶ける
やわら
かい
 不通
不通
ファンデルワールス
結合
 
 CH4
O2
 
-18
-21
 
溶けにくい
溶けにくい
 
やわら
かい
 
 不通
 不通
 
 
                                
 
 
 
 
問い2 ある結晶について調べたところ,融点が100 ℃以下であり,電気を伝えにくく,水にも溶けないことがわかった。この結晶は,次のいずれに分類されるか。
 
① イオン結晶  ② 共有結晶  ③ 金属の結晶  ④ 分子結晶
  
3-4 液体
  蒸発
  蒸発
  蒸発熱
 
  凝縮
 
      表     物質の沸点と蒸発熱
 ・・・
物質
・ N2 ・ O2 ・CH4 ・NH3 ・C 2H5OH ・ H2O
・沸点(℃)
 ・-196・-183・-161・ -33・ 78  ・ 100
蒸発熱kcal/mol
 
1.33・1.63・1.96・5.59・9.23  ・ 9.72・
 
 
問い4 酸素はメタノールと分子量が同じであるが,蒸発熱が小さいのはなぜか。
 
 
  飽和蒸気圧
 
  蒸気圧曲線
 
  沸騰
 
 
 
 
 
 
 
 
問い4 ジエチルエーテルの沸点を図から求めよ。
 
 
問い5 大気圧が600mmHg を示す高い山では,水の沸点は何℃になるか。
 
 
問い6 水,エタノール,ジエチルエーテルを30℃で沸騰させるにはそれぞれ外圧をいくらにすればよいか。
 2 次の問いに答えよ。
                気体定数R=0.082atm・ /mol・K
 下の図は,水,エタノール,およびショ糖水溶液のそれぞれの飽和水蒸気圧を 温度に対して目もったものであり,その曲線は蒸気圧曲線と呼ばれている。この図 を用いて問いに答えよ。
  水とショ糖水溶液の蒸気圧曲線はa,b,cのうちどれか。
  圧力が500mmHg のもとで水は何℃で沸騰するか。
  右図に示したようにエタノールC2 H5 OH 0.046g を注射器に吸い取りその口 に密栓をした。その後温度60℃のもとで注射器のピストンをゆっくり引き出したと ころ,注射器内の容積が何cm3 になったときエタノールはすべて気化するか。
 
3-5 気体
 
  気体の分子運動
 
 拡散
 
 気体分子の運動の速さに比べて拡散の速さは,はるかに遅い。
 
 
 気体の分子運動
 
  ① すべて分子が同じ速さで運動しているのでない。したがって,一定温度   での速さというのは平均の速さのことである。
  ② 気体分子の平均の速さは温度が高いほど,また,分子量が小さいほど大   きい。
 
 
  気体の圧力
 気体は高速で運動しており,気体を閉じ込めた容器の壁にたえず衝突している。この力が気体の圧力である。気体の圧力は単位時間あたりに,単位面積当たりに衝突する分子の数に比例する。
 
 
 トリチェリーの実験
 
 トリチェリーの真空 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
問い7 190mmHg は何atm か。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  実験   ベンゼンの結晶                     
 目  的  ベンゼンの結晶を見せる。回覧中に一部が融けてくる。固体が沈んでいる。               準  備                            
 器 具 サンプルビン                         
 材 料 ベンゼン(冷凍庫で冷やしておく)               
                                    
操  作  
1 サンプルビンにベンゼンを9割り取り,冷凍庫で固まらせておく。
2 生徒に見せる。     
3 回覧中に一部が融けてくる。
4 水・氷の二成分系との違いを考えさせる。
1-3 物質の分類
 
 物質について学習する場合,これを共通性質にしたがって分類しておくと,きわめて都合がよい。物質を分類するにあたっては,いろいろな立場からおこなうことができる。
 
 
◎ 状態による分類。
 
  常圧(1気圧付近)で20℃の室温において,次の物質が,固体・液体・気体のどの 状態にあるか考えてみよう。
 
 
 塩化ナトリウム(      ) ブドウ糖 (       )
 
 水銀     (      ) アンモニア(       )
 
 水素     (      ) アルコール(       )
 
 
 
 固体・液体・気体の3つの状態を三態という。三態による分類にはどのような不都合があるか。    
 
◎ 電導性による分類
 
 固体や液体の状態で電気をよく通す物質と通さない物質がある。また水に溶かしたとき電気をよく通す物質もある。
 
 次の物質はどのような性質を示すだろうか。
 
 
塩化ナトリウム
水銀
 
 
3  物質の三態
 
3-1 次の各現象のうち,三態間の変化に相当するものを選べ。また,その変化を何というか記せ。
  寒い夜,水道管が破裂した。
  塩化ナトリウムに水を入れてかきまぜると溶けた。
  タンスの中に入れていたナフタレンの固体がなくなっていた。
  セメントに砂や水などを混ぜて,型に流し込んだところ固まった。
  湯のみ茶わんのお湯の上からさかんに湯気がでている。
  金魚を飼っている水槽の水が夏には,はやく少なくなる。
 
 
3-2 ( )内を埋めよ。
 固体は,粒子が一定の位置に配列し,全体として一定の( ア )と( イ )を保っているが,粒子はわずかに( ウ )している。液体では,粒子が相互に( エ )を変えて( オ )しているが,粒子は互いに引き合っているので,全体として一定の( カ )を保っている。
 一定の物質が有するエネルギーは,その状態によって,( キ )がエネルギーの最も高い状態で,( ク )の状態が最も低い。したがって,外部から熱を加えると融解や( ケ )がおこり,逆に熱を奪うと( コ )や( サ )がおこる。
 
 
3-3 ( )内を埋めよ。
 液体を構成している分子が分子相互の( ア )に打ち勝って( イ )から飛び出して気体になることを( ウ )という。この(ウ)に要する熱エネルギーを(ウ)熱または気化熱といい,水の場合は9.72kcal/molである。これは水の沸点における値であるから,100℃の水( エ )gを( オ )℃の水蒸気にするには,9.72kcalの熱エネルギーを( カ )必要がある。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3-4 温度が0℃以上にならないような寒い地方でも,つくった雪だるまがだ んだん小さくなっていくのはどういうわけか。
 
 
3-5 固体,液体,気体の各状態について,次の各値の大きいものから順にならべよ。
  固体,液体,気体を構成する各粒子のもつエネルギー。
  固体,液体,気体を構成する各粒子間の距離。
  固体,液体,気体を構成する各粒子間の引力。
 
 
3-6 下の図は,純粋な水の固体,液体,気体間の状態変化を温度と蒸気圧によって表したものである。この図をみて以下の各問いに答えよ。
  図中のA~Cのそれぞれの領域で,水               
 は次のうちのどの状態で存在しているか。              
   分子間相互の距離は小さいが,分子               
  は自由に移動できる。                      
   分子間相互の距離は小さく,分子は               
  自由に移動できない。                      
   分子間相互の距離は大きく,分子は               
  自由に移動できる。                       
  圧力が一定で温度を(Ⅰ)あ→い,(Ⅱ)               
 う→えにそれぞれ変化させたとき,およ               
 び,温度が一定で圧力を(Ⅲ)お→かに変化させたときにおこる状態変化を,そ れぞれ何とよぶか。次の中から正しい答えの組合せを選び,番号で答えよ。
                                   
    (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ)   (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ)   (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ) 
                                   
  ① 昇華 凝縮 融解 ③ 凝固 沸騰 気化 ⑤ 凝縮 融解 昇華 
                                   
  ② 気化 凝固 融解 ④ 融解 凝縮 昇華 ⑥ 気化 沸騰 凝固 
                                   
  a点,b点の温度をそれぞれ何とよぶか。
                                    
3  物質の三態
 
3-1                                 
  水の凝固である。
  昇華。
  蒸発。(気化)
  蒸発。(気化)
 
 
3-2 
(ア) 形 (イ) 体積 (ウ) 振動 (エ) 位置 (オ) 運動 (カ) 体積 (キ) 気体 (ク) 固体 (ケ) 蒸発(または気化) (コ) 凝縮 (サ) 凝固
 
 
 
3-3 
(ア) 引力 (イ) 表面 (ウ) 蒸発(または気化) (エ) 18 (オ) 100 (カ) 与える
 
3-4 
 氷が気化するから。(昇華するから)
 
3-5                                   気体,液体,固体。
  気体,液体,固体。
  固体,液体,気体。
 
3-6 
  A:(b),B:(c),C(a)  解説:Aは固体,Bは液体,Cは気体である。  ④
  a点:沸点,b点:凝固点

目次

2 物質の構成元素

目次

 元素…水を電気分解すると,水とは性質のことなる水素と酸素が得られる。これらはさらにこれ以上別の性質をもつ物質に分解できないので,水は水素と酸素からできていることになる。したがって水の成分は水素と酸素であるといえる。ここでいう水素,酸素という言葉は,単体を表しているとともに分子を表しているといってもいい。また,原子だとも元素だとも考えられる。
 ……しかし,ここではこのような物質を構成している成分をいうときは元素ということに約束することにしよう。それでは元素とは一体何かということになるが,それは「原子の種類を元素という」としておく。

●●● 実験 物質の成分元素 ●●●                        
目的 4種類の物質について性質を比較し,物質を構成する成分元素を調べる。
準備 試験管小4,大8,試験管立て,試験管ばさみ,マッチ,ガスバーナー 
   薬さじ4,蒸発皿,ステンレス線,塩化ナトリウム,塩化カリウム
   ショ糖,デンプン,硝酸銀水溶液,6mol/L塩酸,蒸留水
方法
 1. 大小2本の試験管に,塩化ナトリウムを薬さじ(小)に1ぱいずつとる。同様に塩化カリウム,ショ糖,デンプンをそれぞれ別の薬さじでとる。
 (観察1)外観(色,結晶か粉末状か)[表に記入]
 2. 方法1.のそれぞれの物質について,1本の試験管(小)だけ,ガスバーナーで約20秒間おだやかに加熱する。
 (観察2)外観の変化
 3. 方法1.のそれぞれの物質について,残りの試験管(大)に蒸留水を約5mL加えて溶かす。 この溶液を二つに分けて,その一方をステンレス線につけ,ガスバーナーで熱して炎色反応を観察する。
 (観察3)炎色反応の色
 注意 ステンレス線は1回ごとに蒸発皿にとった約 5mLの塩酸で洗い,強熱して用いる。
 4. 方法3.のもう一方の溶液に,それぞれ硝酸銀水溶液を1滴ずつ加える。
 (観察4)溶液の色の変化



考察
実験で調べた4種類の物質を,二つのグループに分けることを考えてみよう。
 1. (観察1)より,4種類の物質は外観により(       )の物質と,(        )の物質に分けられることがわかる。
 2. (観察2)で見られた変化は,加熱によって化合物が分解して,水が失われ  ることによりおこるもので,実験後に残った黒色物質は(    )である。 失われた水の成分元素は水素と酸素であるから,(    )と(    ) の成分元素として(    ),水素,酸素を含んでいることがわかる。
 3.  2.から,4種類の物質は,成分元素として炭素を含む物質と,炭素を含まない物質に分けることができる。

 4. (観察3)の炎色反応から,成分元素を推定することができる。また,(観 察4)の硝酸銀水溶液との反応から,白色沈殿をつくる共通な元素が含まれていることも推定できる。

 5. 考察1.のように外観によって物質を分けるのと,考察2.〜4.のように成分元素によって物質をわけるのとでは,どちらがより化学的であるか。



問い1 ろうそくを燃焼したときに水や二酸化炭素が生成することから,ろうそくには成分元素として酸素が含まれていることを確認できるか。


問い2 ショ糖と酸化銅( )を混合して加熱すると,酸化銅( )から酸素が離れてショ糖と化合し,二酸化炭素と水を生ずる。この反応からショ糖にはどのような元素が含まれていることがわかるか。



2 物質の構成元素演習
2―1 次の文の下線部の現象によって検出できた各物質中の成分元素は何か。十分に乾燥したショ糖と酸化銅(Ⅰ)を混合し、加熱して生じる気体を冷却するとA水滴を生じる。また、その気体を石灰水に通じるとB白濁を生じた。
 塩化ナトリウムの水溶液に、硝酸銀水溶液を加えると、C白色沈殿を生じ、白金線を浸した炎色反応を調べるとD黄色を示した。 


2―2                                   
A:水素、 B:炭素  C:塩素、 D:ナトリウム
 解説:炭素や水素を含む化合物を燃焼させると、炭素は二酸化炭素になり、水素は水になる。二酸化炭素を石灰水の中に通じると炭酸カルシウムを生じて白濁する。



目次                     

1 物質の分類

目次
1−1 純物質と混合物                              
●●● 実験1 混合物の融点 ●●●      
目的 2種の物質を混合することによって起こる変化から、物質の性質について考える。
準備 パラジクロロベンゼン、ショウノウ、薬さじ2、試験管1、ゴム栓
方法
 1. パラジクロロベンゼンとショウノウの色、状態、外観などについて観察するとともに、どこで使われているものか考える。

                                                               
 2.1本の試験管に、それぞれ別の薬さじを使って、パラジクロロベンゼンとナフタレンを少量ずつとり、ゴム栓をしてよく振る。
(結果)
                                  
考察
 1. 方法2.の結果について、なぜ、このようなことが起こったのか考えてみよ。  
 2. このようなこと(方法2.の結果)は、日常生活でも、ときに起こることである。どのようなときに起こるか記せ。


感想・その他気付いたこと
片付け
 試験管内の混合物については教師の指示に従って処理する。その後、試験管、薬さじを水道水で洗い、教卓の上のステンレスの洗浄カゴに入れる。


 上の実験結果の考察については、以下の学習をすすめることによって、より詳しく考えることができるようになるだろう。
 まわりのものを見回すと、
   海水、水、水道水、食塩水、
   砂、
   紙、
   チョーク、
   鉄、アルミニウム、
   ガソリン

…… いろいろあるが、多くの物が混合物からできてきる。
 化学で扱うには、それらの物を全て同じように扱うわけにはいかないだろう。それで、特性に応じて分類する必要がある。
 例えば海水について考えてみよう。

 海水をビーカーに入れ、温度計で温度を測りながら加熱してみよう。温度が上がるにつれて、表面から水蒸気が蒸発していくとともに、底のほうから気泡が上がってくるのが観察される。温度は次第に上昇し100℃を越えてしまう。底から上がってくる気泡はいっそう激しくなっている。このような現象を沸騰という。このとき温度の上昇は止まったように見える。しかし、ていねいに観察すると少しずつではあるが、温度は上昇していることがわかる。なぜだろうか。





 

 濃度の異なる食塩水を凍らせることを考えてみよう。凍る温度すなわち液体が固体に変わる温度を凝固点または氷点という。濃度によって凝固点は変わるだろうか、同じだろうか。
 海水や食塩水の沸点や凝固点は、海水や食塩水の濃度によって変わる。しかし、海水を熱することによって蒸発させた水分を冷やすことによって得た水は、1気圧の下では、0℃で凝固し100℃で沸騰する。(このような水を得るには、どのような装置を組めばよいであろうか。考えてみよ。)        


 

 0℃で凍った水はやはり0℃で解ける。この時の温度を融点という。したがって、凝固点も氷点も融点も同じ温度を表していることになる。これは水だけに限ったことではなくすべての物質についていえる。(すべての物質の融点が0℃であるというのではない。)
 

 同じ気圧の下で測った場合、水のように沸点や融点が一定の物質を純物質という。それにたいして、海水や食塩水のように沸点や融点が一定でないものを混合物という。したがって、混合物は2種類以上の純物質が混ざり合ったものだということができる。  
 

 純物質の中には水や塩化ナトリウム(食塩)のように2種類以上の元素からできているものと、黒鉛(石墨、グラファイト)や水素のように1種類の元素だけからできている物質がある。前者を化合物、後者を単体と呼ぶ。


 

 ところで元素とは何だろうか。ここでは物質を構成している究極のものの種類をさす、としておく。


 


 これまでにでてきた純物質、混合物、化合物、単体について例をあげてまとめると次のように書くことができる。




問い1 次の物質を混合物と純物質に分類し、混合物についてはおもな成分物質名を2つ記せ。
 (ア) 空気       (イ) ヘリウム      (ウ) 窒素 

 (エ) 二酸化炭素    (オ) 海水
 (カ) 水        (キ) 日本酒       (ク) ハンダ
問い2 次の物質を混合物、化合物、単体に分類せよ。
  銅、二酸化炭素、ショ糖、石油、ダイヤモンド
 混合物……(                 )

 化合物……(                 )
 単体………(                 )
問い3 次の文中の下線部の物質は、単体、元素、化合物のいずれを意味しているか。
 (1)  を電気分解すると、陽極に酸素、陰極に水素を生じる。

 
     (2)  過酸化水素を分解すると、酸素が得られ、同時にを生じる。
                 
  (3)  過酸化水素には共通の酸素がふくまれている。
  
  (4)  空気は、窒素酸素が体積比で約4:1に混合した気体である。

 さて、ここで元素を表す記号、すなわち元素記号について学んでおこう。
 物質を構成する元素として、現在109種類の元素が知られている。それらには一つずつアルファベット1字または2字で表す元素記号が決められており、世界中で使用されている。

例 水素      ヘリウム     リチウム       ベリリウム 
  ホウ素     炭素       窒素         酸素

  フッ素     ネオン      ナトリウム      マグネシウム 
  アルミニウム  ケイ素      リン         硫黄 

  塩素      アルゴン     カリウム       カルシウム 

1−2 同素体
 単体というのは、一種類の元素からできている物質のことであるが、ある元素からできている単体は一種類だけかというとそうではなく、同じ元素からできていながら別の物質といっていいような性質の違う単体がある。これらを同素体という。  


 参考 Sn(白色スズ、灰色スズ)

●●● 実験2 硫黄の同素体  ●●●         
目的 硫黄の同素体を観察することにより、同素体の理解を深める。
準備 試験管4、ビーカー300ml 、時計皿、ろうと、ルーペ、試験管ばさみ
   薬さじ、ピンセット、硫黄粉末、二硫化炭素、マッチ、ろ紙 
 注意 硫黄を燃やすと、有毒ガスである二酸化硫黄を発生するので、なるべく燃やさないようにする。
 二硫化炭素の蒸気は、有毒でかつ引火性があるから、注意する。
方法 
 1. 試験管に硫黄粉末を薬さじ(小)1杯入れ、それに二硫化炭素2mlを加え、よく振って溶かす。時計皿に移し、廊下の風通しのよいところに静置する。
 図(a)。方法3.が終わるころに、二硫化炭素は蒸発して斜方硫黄の結晶が残るからルーペで観察する。 
 2. 試験管に1/3ほど硫黄粉末を入れ、試験管を転しながらおだやかに加熱する。全部が融け終わったら、図(b)のようにろ紙に急いで流しこむ。表面が かたまりかけたときにろ紙を開くと、単斜硫黄の結晶が見られる。
 注意 とけた硫黄の色が褐色になるまで加熱してはいけない。
 3. 試験管に1/2ほど硫黄粉末を入れ、転しながら静かに加熱する。温度が上  がるにしたがって、どんな状態になるかを注意深く観察する。硫黄が沸騰したのち再び流動性を示しはじめたら、図(c)のように冷水のはいったビーカーに流しこむ。ゴム状硫黄ができるから、とり出して引きのばしてみよう。
 ◎加熱するにしたがって、色はどのように変化し、流動性はどうなるか。



        98〜122 ℃   
                γ硫黄・・単斜晶系・・針状晶 

問い4 次の位①〜⑤の組み合わせのうち、同素体でないものはどれか。    
  ① 斜方硫黄と単斜硫黄    ② 水素と重水素   ③ 赤リンと黄リン
  ④ ダイヤモンドと黒鉛     ⑤ 酸素とオゾン
                    
 
問い5 次の例を3つずつ記せ。

  混合物  
  化合物 
  単体 


1―3 物質の分離
 混合物の成分を分け、それぞれの純物質を得る操作を分離という。また、分離した物質の純度を高める操作を精製という。
 ここでは基本的な分離の方法を学習する。


  クロマトグラフィー
●●● 実験3 サインペンの色素を分離する ●●● 
目的 サインペンの色素を分離することによって、混合物から純物質を分離する  方法について学ぶとともに、身のまわりの物質についての理解を深める。
準備 試験管10、展開液の入った三角フラスコ100mL 、ろ紙、ゴム栓10、蒸留水 

     試験管立て、はさみ 

目次