理科解説
原子・分子・元素の基本｜理科クイズ対策
原子・分子・元素の違い
| 用語 | 説明 | 例 |
|---|---|---|
| 原子（げんし） | 物質を構成する最小の粒子 | 水素原子(H)、酸素原子(O) |
| 分子（ぶんし） | いくつかの原子が結合した粒子 | 水分子(H₂O)、酸素分子(O₂) |
| 元素（げんそ） | 原子の種類のこと | 水素、酸素、炭素など |
主要な元素記号
| 元素名 | 元素記号 | 覚え方 |
|---|---|---|
| 水素 | H | Hydrogen（ハイドロジェン） |
| 炭素 | C | Carbon（カーボン） |
| 窒素 | N | Nitrogen（ナイトロジェン） |
| 酸素 | O | Oxygen（オキシジェン） |
| ナトリウム | Na | ラテン語Natrium |
| 鉄 | Fe | ラテン語Ferrum |
| 銅 | Cu | ラテン語Cuprum |
| 金 | Au | ラテン語Aurum |
✅ 化学式の読み方
H₂O：水素原子2個＋酸素原子1個＝水。CO₂：炭素原子1個＋酸素原子2個＝二酸化炭素。数字は原子の個数を示す。
H₂O：水素原子2個＋酸素原子1個＝水。CO₂：炭素原子1個＋酸素原子2個＝二酸化炭素。数字は原子の個数を示す。
化学変化の基本
- 化合：2種類以上の物質が結合して別の物質になる（例：鉄＋硫黄→硫化鉄）
- 分解：1つの物質が2つ以上に分かれる（例：水→水素＋酸素）
- 酸化：物質が酸素と結びつく（例：鉄が錆びる＝酸化鉄）
- 燃焼：酸化の一種で熱・光を出しながら酸化する
イオンと電気分解
| イオン | 記号 | 電荷 |
|---|---|---|
| 水素イオン | H⁺ | 陽イオン |
| ナトリウムイオン | Na⁺ | 陽イオン |
| 塩化物イオン | Cl⁻ | 陰イオン |
| 水酸化物イオン | OH⁻ | 陰イオン |
電気分解とは、電流を流すことで物質を分解する操作のこと。水を電気分解すると、陰極から水素、陽極から酸素が発生する（体積比＝水素：酸素＝2:1）。
酸・アルカリとpH
酸性の水溶液はリトマス紙を赤く変え、pH7未満。アルカリ性はリトマス紙を青く変え、pH7超。pH7は中性（純水）。
- 中和反応：酸＋アルカリ→塩＋水（例：HCl＋NaOH→NaCl＋H₂O）
- 指示薬の色変化：フェノールフタレイン液はアルカリ性で赤くなる
- BTB液：酸性→黄、中性→緑、アルカリ性→青
✅ 試験頻出
「塩酸と水酸化ナトリウムを混ぜると何ができる？」→食塩水（NaCl水溶液）。中和後の水溶液は中性になる。
「塩酸と水酸化ナトリウムを混ぜると何ができる？」→食塩水（NaCl水溶液）。中和後の水溶液は中性になる。
よく出る化学反応式
| 反応 | 化学反応式 |
|---|---|
| 水の電気分解 | 2H₂O → 2H₂ + O₂ |
| 鉄と硫黄の化合 | Fe + S → FeS |
| 炭素の燃焼 | C + O₂ → CO₂ |
| マグネシウムの燃焼 | 2Mg + O₂ → 2MgO |
試験でよく出る原子・分子問題
中学理科の試験頻出ポイント：
- 「水素分子はH₂」→同じ原子が2個結合した分子。酸素分子はO₂、窒素分子はN₂
- 「化合物」は2種類以上の元素からできた純粋な物質（例：水H₂O、食塩NaCl）
- 「混合物」は2種類以上の物質が混ざったもの（例：空気・海水・牛乳）
- 質量保存の法則：化学変化の前後で物質の質量の合計は変わらない
化学変化の例：鉄（Fe）と硫黄（S）を加熱すると硫化鉄（FeS）ができる。硫化鉄は鉄の性質（磁石につく・塩酸で水素発生）を示さなくなる点が重要。
化学の試験対策まとめ
原子の構造：原子核（陽子＋中性子）＋電子からなる。陽子の数＝原子番号＝元素の種類を決める。質量数＝陽子数＋中性子数。同位体（アイソトープ）：陽子数が同じで中性子数が異なる原子（例：炭素12と炭素14）。化学変化のポイント：原子は化学変化で種類・数が変わらない（質量保存の法則）。新しいものが「できた」「消えた」のではなく、「組み合わせが変わった」だけ。モデル図で電子の移動・共有結合を確認すると理解しやすい。
原子・化学の確認問題
確認問題：①水の化学式は（H₂O）②二酸化炭素の化学式は（CO₂）③食塩の化学式は（NaCl）④水を電気分解したとき陰極に出る気体は（水素）陽極は（酸素）⑤鉄と硫黄を加熱すると（硫化鉄FeS）ができる。この反応は化合か分解か（化合）⑥炭酸水素ナトリウム（NaHCO₃）を加熱すると（炭酸ナトリウム＋水＋CO₂）に分解される（これは分解）。基本的な化学式と反応の種類を正確に覚えることが理科の得点アップにつながる。