① 純物質と混合物・単体と化合物
空気を窒素と酸素だけで表した簡略モデルです。実際の乾燥空気は窒素約78%、酸素約21%、その他約1%。スライダーは仮想的な組成を設定します。
この範囲では食塩はすべて溶けるものとします。Na⁺とCl⁻は同じ数だけ存在し、水和や厳密な個数比は省略しています。
気体・液体の粒子の動きを模式的に示します。銅は固体の配列を保ちます。粒子の大きさ・距離・速さは実際とは異なります。
分類のものさし
純物質:1種類の物質からなる。
混合物:2種類以上の物質からなる。
単体:1種類の元素からなる純物質。
化合物:2種類以上の元素からなる純物質。
混合物全体を単体・化合物には分類しません。「物質の種類」と「元素の種類」を分けて考えます。
実物の模式図
粒子モデル
色が2種類でも、混合物とは限らない
水は、HとOが結び付いたH₂Oという1種類の物質です。混合気体は、H₂とO₂という2種類の物質が別々に存在します。
水には、水素と酸素という元素(原子の種類)が含まれます。水の中に、水素ガスと酸素ガスという単体がそのまま混ざっているわけではありません。
食塩水の食塩を0 gにすると、分類はどう変わる? 水の粒子には2種類の色があるのに、なぜ混合物ではない?
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食塩0 gでは水だけになり、純物質・化合物です。水には2種類の元素が含まれますが、物質としてはH₂Oだけなので混合物ではありません。粒子図で確認
図に表したものは、単体・化合物・混合物のどれでしょう?
図の結び付きと粒子の種類を見て選ぼう。
② 混合物の分離
開始時:水100 g + 食塩10 g
最大60 gの水を回収して停止します。フラスコには水40 gと食塩10 gが残り、この範囲では食塩はすべて溶けているものとします。
濃度 = 食塩の質量 ÷ 食塩水の質量 × 100。
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③ 物質に関する基礎法則
反応の条件
学習用の近似質量比を使用。CO₂のみが生成する理想モデルです。開放容器では初めに用意した酸素だけを使い、生成したCO₂はすべて外へ出るとします。容器自体の質量は除いて表示します。
炭素12 g、酸素16 gを反応させると、何が何g残る? 開放容器で減った質量はどこへ行く?
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酸素16 gがすべて反応し、炭素は6 g反応して6 g残ります。CO₂は22 g生成します。開放容器の測定値は28 gから6 gへ減りますが、外へ出たCO₂の22 gを足すと28 gのままです。質量保存の法則
粒子図は反応比 C:O₂:CO₂=1:1:1を示す模式図です。任意の質量を厳密な個数で表していません。粒子の移動・反応時間も模式的です。
定比例の法則
初めに混ぜた量は変えられても、実際に反応する炭素と酸素の質量比は一定です。
| 区分 | 炭素 | 酸素 |
|---|
同じ横軸の縮尺(0〜96 g)で炭素と酸素の質量を比較します。
発展:倍数比例の法則 ― COとCO₂
同じ炭素12 gに対して結び付く酸素は、COでは16 g、CO₂では32 gです。酸素の質量比は16:32=1:2になります。
ここは比較用の静止図です。上の主実験ではCOは生成しません。COとCO₂は別の化合物です。