【動画解説】危険物取扱者 乙種 物理学及び化学⑥「原子・分子・物質量」 物質の構成要素から物質量の計算まで

物理と化学(乙種)
【15分で全て解説】危険物取扱者乙4対策「物理と化学」を15分で1週しよう!まずは全体像をつかむことが大切

ここでは物理学及び化学の6回目です。

「元素・原子・分子」を学習します。

文系の人にとってはとっつきにくい分野ですが、原子や分子は化学物質を構成する重要な要素でもありますので、一気に押さえてしまいましょう。

 

学習ポイントのまとめ

今回の章では以下の図をマスターすることを目的にしています。

※以下がすべて理解できていたら本章は飛ばしてもOKです。

・物質を構成する基礎的な要素は「元素」である
・「元素」を構成するのは「原子」である。
・「原子」が2つ以上集まってできた物質を「分子」という。
・原子の重さを表すには「原子量」を使用する
・分子の重さを表すには「分子量」を使用する。
・分子量は構成成分の原子量の和で計算する

物質を構成する「元素」、「原子」、「分子」

物質は炭素、酸素、水素などの「元素」から構成されています。

元素は化学物質を構成する基礎的な成分のことで、「化学的」というよりも、むしろ「概念」に近いです。といってもわかりにくいですが、「物質は何か細かい要素でできているから、それを元素と呼ぶ」くらいの意味しかないと思っておいても、試験的には理解しやすいかと思います。

 

元素:
物質を構成する基礎となる成分。
概念的な言葉。
酸素、炭素、窒素、水素など

 

「原子」も物質を構成する基礎的な要素で、元素を構成する最小要素です。

元素と比べて化学的に、より具体的に表現した用語です。現代ではさらに細かく、「陽子」、「中性子」、「電子」などで構成されていることが知られています。

原子:
元素を構成する小さな粒子。より具体的で、化学的。
酸素原子、炭素原子、窒素原子など


※補足 原子は「原子核」を中心に、周囲を「電子」が周回している構造です

 

「分子」は、2つ以上の原子から構成される物質のことをいいます。

例として、水は水素原子2個と酸素原子1個から構成される分子です。また、同じ種類の原子が2つ以上で構成されていても分子と呼びます。例えば水素は水素原子2つで構成される分子です。酸素も酸素原子2つで構成されています。これも分子です

分子:
2つ以上の原子から構成される物質。
例えば水(H2O)。水素原子2つ、酸素原子1つから構成


水素はH、酸素はOのように元素記号で表現します。

 

用語 内容
元素: 物質を構成する基礎となる成分。酸素、炭素、窒素、水素など
原子: 元素を構成する小さな粒子。酸素原子、炭素原子、窒素原子など
分子: 2つ以上の原子から構成される物質。
例えば水(H2O)。水素原子2つ、酸素原子1つから構成されている

 

原子の重さを表すには「原子量」を用いる

原子には「重い原子」と「軽い原子」が存在します。それを炭素を基準に相対的に表した指標が原子量です。

具体的には炭素原子の重さを12と規定して、2倍重たければ原子量は24、半分の重さであれば原子量は12といったように、相対的に評価します。水素は炭素の1/12の重さなので、原子量は1です。

「原子量」
炭素原子の重さを12と規定して、
他の原子の重さを相対評価した値。

水素は炭素の1/12の重さなので、
原子量は「1」。

また、原子のみでなく、分子にも重さがありこれを分子量と呼びます。

分子量は含まれている原子量を単純に足し算することで求めます。例えば水は水素2つと酸素1つで構成されているので、水素の原子量を2倍したものと、酸素の原子量を足して求めます。(水素の原子量は1、酸素の原子量は16なので、水の分子量は18)。

「分子量」

分子に含まれている原子量を単純に足し算した値
分子の重さを表現する

 

代表的な原子量を示しておきます。覚える必要はありません。

元素名 元素記号 原子量
炭素 C 12
水素 H 1
酸素 O 16
窒素 N 14

また、代表的な分子量は以下の通りです。計算式も載せておきます。

素名 元素記号 原子量 計算式
H2O 18 1+1+16
水素 H2 2 1+1
酸素 O2 32 16+16
窒素 N2 28 14+14
二酸化炭素 CO2 44 12+16+16

分子量の計算方法

分子量の計算方法の実例を示しておきます。原子量が与えられていれば、計算自体は足し算なので簡単です。

水(H2O):
1(水素の分子量)+1(水素の分子量)+16(酸素の分子量)=18

二酸化炭素(CO2):
12(炭素の分子量)+16(酸素の分子量)+16(酸素の分子量)=44

 

 

まとめ

1枚にまとめたスライドの再掲です。これをマスターできていればOKです。

問題 これができたらOK!

  1. 物質を構成する、概念的で基礎的な要素は何か。
  2. 「元素」を構成する小さい粒子は何というか。
  3. 「分子」とはどのような物質のことを指すのか答えなさい。
  4. 原子の重さを表すために用いられる指標は何か。
  5. 二酸化炭素(CO2)、水(H2O)の分子量を求めなさい。ただし、分子量は以下とする。
    炭素:12、酸素:16、水素:1

 

 

 

回答

  1. 元素
  2. 原子
  3. 原子が2つ以上集まってできた物質
  4. 原子量
  5. 二酸化炭素:44 水:18

 

リンク

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