物質の構成
最終更新日: 2025-04-15 02:17:44
作成者: 塾長である
物質の構成についての講義
皆さん、こんにちは！
今日は「物質の構成」について学びます。身の回りにあるものは、すべて「物質」でできていますが、物質にはさまざまな種類があります。本日のテーマは 「混合物と純物質」 です。
物質の成分と元素
私たちが普段目にする水、空気、食塩水などは、すべて物質です。物質は 「混合物」 と 「純物質」 に分けられます。
混合物とその分離
① 混合物と純物質
例えば、食塩水（塩化ナトリウム水溶液）を考えてみましょう。
食塩水は「水」と「塩（塩化ナトリウム）」の2種類の物質が混ざってできています。このように 2種類以上の物質が混じり合ったものを「混合物」 といいます。
では、「水」や「塩」そのものはどうでしょう？
水は H₂O という一つの物質からできており、塩も NaCl という一つの物質です。このように 1種類の物質だけでできているものを「純物質」 といいます。
※H₂OとかNaClってなんやねん！って思う人もいるかもしれないけど、とりあえず異なる純物質同士を混ぜたら混合物になると覚えよう！
? ポイント
- 混合物：複数の物質が混ざっている（例：食塩水、空気、海水、牛乳、ガソリン）
- 純物質：1種類の物質だけ（例：水、酸素、二酸化炭素、金、ダイヤモンド） ? 図解（混合物と純物質の違い） ? 混合物
- 食塩水（食塩＋水）
- 空気（窒素＋酸素＋二酸化炭素… ）
? 純物質
- 水（H₂O）
- 食塩（NaCl）
② 混合物と純物質の性質
純物質には、以下のような特徴があります。
- 融点（とける温度）・沸点（沸騰する温度）・密度が一定
- 例：水の沸点は 100℃（1気圧の場合）
- 例：塩の融点は 約801℃ 一方で、混合物はその 組成によって融点や沸点が変化 します。例えば、食塩水は水よりも 100℃以上 で沸騰しますが、食塩の濃さによって沸点は変わります。
? ポイントまとめ
- 混合物：複数の純物質が混じっているため、沸点・融点が一定ではない。
- 純物質：1種類の物質のみなので、沸点・融点が決まっている。
空気と海水の成分
次に、私たちが普段身近に接している「空気」と「海水」がどんな物質からできているかを見ていきましょう。
2-1 空気の組成
空気は 窒素（N₂）、酸素（O₂）、二酸化炭素（CO₂）、アルゴン（Ar） などの 混合物 です。
| 物質 | 化学式 | 体積割合（%） | 沸点（℃） |
|---|---|---|---|
| 窒素 | N₂ | 78.10 | -195.8 |
| 酸素 | O₂ | 20.93 | -183.0 |
| アルゴン | Ar | 0.93 | -185.8 |
| 二酸化炭素 | CO₂ | 0.04 | -78.5（昇華） |
| ネオン | Ne | 0.18 | -246 |
| ヘリウム | He | 0.0005 | -269 |
ここで重要なのは、空気は 混合物 なので、「窒素の融点は -195.8℃」ですが、空気全体の融点や沸点は一定ではないということです。 例えば、「空気の融点はいくらですか？」と聞かれたら君はなんと答える？ これ、化学の本質にも関わるポイントなので、きちんと説明しよう！
? なぜ「空気の融点・沸点」が一定じゃないのか？
空気は いろんな気体の混合物 だからです。
具体的にはこんな成分が入っています：
| 成分 | 割合 | 沸点（℃） |
|---|---|---|
| 窒素（N₂） | 約78% | -195.8 ℃ |
| 酸素（O₂） | 約21% | -183.0 ℃ |
| アルゴン（Ar） | 約1% | -185.8 ℃ |
| 二酸化炭素（CO₂） | ごくわずか | -78.5 ℃（昇華点） |
? 純物質と混合物の違い
- 純物質（例：水、窒素） → 「これ1つだけ！」なので、
→ 融点・沸点は ピタッと一定の温度。 - 混合物（例：空気、海水） → 「いろんな成分が混ざってる！」
→ 各成分が 少しずつ違う温度で凍ったり、蒸発したりするので
→ 全体では なめらかに変化（＝融点や沸点が「幅をもつ」）。
☃️ 空気が冷やされるとどうなる？
空気をキンキンに冷やすと…
- 一番早く 窒素（-195.8℃） が液体になる
- 次に アルゴン（-185.8℃）
- そして 酸素（-183.0℃）
こんなふうに、順番に液化や固化が起きます。
つまり、
空気全体が「この温度でいっせいに」凍る or 蒸発することはない！
ってことなんです。
? 沸点のイメージ：鍋で煮る感じ
たとえばスープを沸かすとき、いろんな具材が違うタイミングで煮えますよね？
空気もそんな感じで、「全体で決まった温度」ではなく「徐々に変化」します。
✅ まとめ
- 空気は いろんな気体の混ざった混合物
- 各成分がそれぞれの沸点・融点をもつ
- だから、空気全体には「はっきりした融点・沸点」はない！
海水の成分
海水も 混合物 です。海水の成分には、以下のような物質が含まれています。
| 物質 | 化学式 | 含有量（%） |
|---|---|---|
| 塩化ナトリウム（食塩） | NaCl | 77.8 |
| 塩化マグネシウム | MgCl₂ | 10.9 |
| 硫酸マグネシウム | MgSO₄ | 4.7 |
| 硫酸カルシウム | CaSO₄ | 3.6 |
| 硫酸カリウム | K₂SO₄ | 2.5 |
| 炭酸カルシウム | CaCO₃ | 0.3 |
このように、海水には塩以外にも さまざまな物質が溶けている ことがわかります。
まとめ
今日学んだことを整理しましょう。
✅ 物質は「混合物」と「純物質」に分かれる！
✅ 純物質は1種類の物質からなり、混合物は2種類以上が混じっている！
✅ 空気や海水は混合物で、成分の割合によって性質が変わる！
? 質問タイム！
- 食塩水は混合物？純物質？理由も答えよう！
- 純物質の特徴を2つ挙げてみよう！
- 空気中に最も多く含まれる気体は何？
一旦講義はここまで！
お茶でも飲んで、一息つこう！ 質問があったら一番下のコメント欄にコメントしてね。
? 物質の分離と精製って何？
みんな、身の回りにある「水」や「空気」って、実は1種類の物質だけでできているわけじゃないんだ！??
例えば、水道水にはミネラルや不純物が混ざっているし、空気には酸素や二酸化炭素、窒素などいろんな気体が含まれているよね。
そこで、 混ざったもの（混合物）から特定の物質を取り出す 方法があるんだ！✨
これを 分離（ぶんり）、さらに 取り出した物質をキレイにする のが 精製（せいせい） なんだよ！
じゃあ、どんな方法があるのか見ていこう！?
? ① 沪過（ろか）— 液体と固体を分ける方法
コーヒーを作るときに、ペーパーフィルターで粉をこしてるよね？☕️ あれと同じ仕組み！
仕組み： ? ろ紙（フィルター）を使って、液体とその中に溶けていない固体を分けるよ！
? 例：
- 泥水からキレイな水を取り出す
- コーヒーの粉をこして液体だけを取り出す
? 応用： - 吸引沪過（きゅういんろか）という方法もある！これは、 真空の力でろ過を早くする方法 なんだ！
? 図： （ここに「沪過の装置」と「吸引沪過の装置」のイメージが入るよ！?）
? ② 分留（ぶんりゅう）— 沸点の違いで分ける方法
液体同士が混ざってる場合、 温度を変えて 取り出せるんだ！
? 仕組み： ? それぞれの 沸点（ふっ点：液体が気体になる温度）が違うことを利用するよ！
? 例：
- 石油の分留：
石油（原油）は、ガソリンや灯油、軽油などいろんな成分が混ざっているけど、それぞれの沸点が違うから、温度を変えながら取り出せるんだ！⛽ - 液体空気の分留：
空気をめちゃくちゃ冷やして液体にしてから、窒素（-196℃）と酸素（-183℃）を分ける ことができるよ！?
♨️ ③ 蒸留（じょうりゅう）— 液体を蒸発させて取り出す方法
これは 分留の親戚 みたいなもので、1種類の液体を取り出す ための方法だよ！
? 仕組み： ? 液体を加熱して 蒸発させたあとに冷やして液体に戻す！
? 例：
- 食塩水の蒸留：
塩水を蒸留すると、水だけが蒸発して、最後に塩が残るよ！?
? 図： （ここに「食塩水の蒸留」のイメージが入るよ！?）
⚠️ ポイント： 蒸留した純粋な水を「蒸留水」って言うよ！?️
❄️ ④ 再結晶法（さいけっしょうほう）— 温度を利用して純粋な結晶を作る
? 仕組み： ? 温度で溶けやすさが変わる ことを利用するよ！
? 例：
- 硝酸カリウムと食塩が混ざった水を温めて溶かす → 冷やすと硝酸カリウムだけ結晶になる！
❄️ 低温の方が溶けにくい物質 だけが固まってくるんだ！
?️ ② 元素と単体・化合物って何？
「物質は、もっと小さな単位でできているよ！」って話をするね！?
? 1. 元素ってなに？
水を電気分解すると 水素と酸素 に分かれるよね？?
つまり、 水は「水素」と「酸素」という小さな単位（成分）でできている んだ！
この 物質を作っている基本的な成分を「元素（げんそ）」 って言うんだよ！
? 元素の例：
- 水（H₂O） → 水素（H）＋ 酸素（O）
- 二酸化炭素（CO₂） → 炭素（C）＋ 酸素（O）
? 元素記号：
元素には 特定の記号（元素記号） がついてるよ！?
例えば、 - 水素 → H
- 酸素 → O
- 炭素 → C ✨ 由来： 「H」はラテン語の "hydrogenium"（水を作るもの）から来てるよ！
? 2. 単体と化合物の違い
? 単体（たんたい）とは？
? 1種類の元素だけ でできている物質！
? 例：
- 窒素（N₂）
- 酸素（O₂）
- ダイヤモンド（C）
? 化合物（かごうぶつ）とは？
? 2種類以上の元素 でできている物質！
? 例：
- 水（H₂O） → 水素＋酸素
- 二酸化炭素（CO₂） → 炭素＋酸素
- 塩（NaCl） → ナトリウム＋塩素
? ポイント：
どちらも 「純物質」 なんだよ！?
? 3. 同素体（どうそたい）って何？
「ダイヤモンドと黒鉛（えんぴつの芯）」って、どちらも炭素でできているのに 全然違う！ って思わない？?
でも、両方とも同じ元素からできているのだけど、造りが違うために全然違ったものに見える。 このように同じ元素からできているけど、形が違うものを「同素体」 って言うよ！
? 例：
- 炭素（C） → ダイヤモンド? vs 黒鉛✏️
- 酸素（O） → 酸素（O₂） vs オゾン（O₃）
? まとめ（ポイント）
? 分離と精製 の方法
✅ ろ過（フィルターでこす）
✅ 分留（沸点の違いで分ける）
✅ 蒸留（蒸発→冷却で分ける）
✅ 再結晶法（温度で結晶を作る）
? 元素と化学の基本
✅ 元素 → 物質の基本の成分
✅ 単体 → 1種類の元素だけ
✅ 化合物 → 2種類以上の元素
✅ 同素体 → 同じ元素でも構造が違う
どう？楽しく学べたかな？??
科学って 身の回りの現象がどうして起こるのか を知る手がかりになるんだよ！?? というわけで一旦休憩！
?✨ わかりやすい！楽しい！原子の講義 ??
みなさん、こんにちは！??✨
休憩の後は 「原子の構造」 について、一緒に楽しく学んでいきましょう！??
原子は 目に見えないくらい小さな粒子 ですが、すべての物質の基本となるとても大切なものです！??
それでは、さっそくスタート！??
? 1. 原子って何？
? 原子の大きさをイメージしよう！
原子とは、物質をつくる最小単位 のことです！?
例えば、水は「水素原子（H）」と「酸素原子（O）」からできています！?
? 原子ってどれくらい小さいの？
? 原子の大きさは 約 10⁻⁸ cm (= 0.1 nm)！
この数字だけ見てもピンとこないかもしれませんが、こんな例を考えてみましょう！?
?️♂️ 「原子の大きさ : ゴルフボールの大きさ」
?️♂️ 「ゴルフボール : 地球の大きさ」
? つまり、 原子は地球と比べるとゴルフボール並みの大きさに見えるくらい小さい！ ??
?️ (図: 原子の大きさのイメージ)
⚛ 2. 原子を構成する粒子
みなさん、原子は さらに小さな粒子 からできていることを知っていますか？?✨
ここで登場するのが 「陽子」「中性子」「電子」」の3つの粒子 です！?
| 原子の構造 | 役割 |
|---|---|
| 原子核 ? | 中心にある！陽子（＋）と中性子（0）が詰まっている |
| 陽子（＋） | 正の電気を持つ粒子！原子番号を決める ⚡ |
| 中性子（0） | 電気を持たない！原子の質量を増やす ⚖ |
| 電子（−） | 原子のまわりを回る！負の電気を持つ ⚡ |
?️ (図: 原子の構造モデル)
? ポイント！
- 原子全体としては電気的に中性！ なぜ？
→ 陽子（＋）と電子（−）の数が同じだから！⚖✨
- 原子の種類を決めるのは陽子の数！
? 3. 原子の歴史！ 発見のドラマ ?✨
科学者たちは、原子の構造をどうやって発見したのでしょうか？??
| 年 | 科学者 & 発見 ? |
|---|---|
| 1873年 | クルックス ? 「陰極線（電子）を発見！」 ⚡ |
| 1889年 | ゴルトシュタイン ? 「陽極線（陽子）を発見！」 ? |
| 1932年 | チャドウィック ? 「中性子を発見！」 ⚖ |
| 1904年 | 長岡半太郎 ?? 「原子核の周りを電子が回るモデルを提案！」 ? |
| 1911年 | ラザフォード ? 「金箔実験で原子核の存在を証明！」 ? |
?️ (図: 陰極線の発見 & 金箔実験の様子)
? 4. 原子番号って何？
みなさん、「原子番号」って聞いたことありますか？??
これは、「原子の中にある陽子の数」 のことです！
例えば…
| 元素 | 原子番号 | 陽子の数 | 電子の数 |
|---|---|---|---|
| 水素 (H) | 1 | 1 | 1 |
| 炭素 (C) | 6 | 6 | 6 |
| 酸素 (O) | 8 | 8 | 8 |
? 「原子番号が違う = 違う種類の元素」 ということですね！?✨
?️ (図: 元素と原子番号の関係)
⚖ 5. 質量数と同位体
原子の重さは 「陽子の数 + 中性子の数」 で決まります！
これを 「質量数」 と言います！⚖✨
| 粒子 | 質量 (g) | 質量比 |
|---|---|---|
| 陽子 (＋) | 1.6726 × 10⁻²⁴ g | 1 |
| 中性子 (0) | 1.6750 × 10⁻²⁴ g | 1 |
| 電子 (−) | 9.1095 × 10⁻²⁸ g | 1/1840 |
? 電子はとっても軽い！ だから 原子の重さはほぼ原子核（陽子＋中性子）の重さ！⚖✨
※ちなみに、電子はとっても軽いから原子の重さはほぼ原子核の重さって考え方にモヤモヤする人とかいるんじゃない？ おお〜その「モヤモヤ感」、めっちゃわかります！✨
「含まれてるのに無視するの？」って思う気持ち、理系の鋭い感覚だと思います。
でも実は、“無視していいレベル” ってどれくらいか？ を感覚的に理解できれば、スッと納得できることなんですよ。
? わかりやすい例え：電子は“1円玉”、原子核は“大金庫”
たとえば、こういうイメージ?
- 陽子1個：1円玉約1836枚分
- 中性子1個：1円玉約1839枚分
- 電子1個：1円玉1枚分 つまり、
電子は 陽子の1/1836の重さしかない！
→ 1000円の中に0.5円が混ざってるくらいの感覚！
? 数字で比較すると…
たとえば「水素原子」（陽子1個＋電子1個）で見てみると：
- 陽子の質量 ≒ 1.6726 × 10⁻²⁷ kg
- 電子の質量 ≒ 9.1094 × 10⁻³¹ kg
比を取ると…
\[
\frac{\text{電子の質量}}{\text{陽子の質量}} \approx \frac{9.11 \times 10^{-31}}{1.67 \times 10^{-27}} \approx 0.0005 \approx 0.05\%
\]
わずか0.05% しかない！
? お茶碗1杯のごはん（150g）に例えると…
- 原子核（ごはん）：150g
電子（塩ひとつまみ）：0.075g
→ 「このごはんの重さは、ほぼごはんそのものです」って言われても誰も怒らないレベルですよね？
✅ なぜ「無視していい」とされるのか
- 科学では「影響が極めて小さいもの」は便宜上、無視して近似することがよくある。
- 電子の質量は原子全体の質量に ほとんど影響しない。
- だから「原子の重さ ≒ 原子核の重さ」でOK。
? 補足：正確な計算ではもちろん「含まれてる」
実際に質量を 精密に測定するとき（例えば質量分析など）では、ちゃんと電子の質量も考慮されています！
でも、化学や物理の授業での「概算」や「イメージ」をつかむためには…
✨ 「原子の重さ ≒ 陽子＋中性子の重さ」って覚えてOK！
話が脱線したから戻ると、同じ元素でも「中性子の数」が違うものがある！ これを 「同位体」 といいます！?
例えば…
| 元素 | 原子番号 (陽子の数) | 中性子の数 | 質量数 |
|---|---|---|---|
| リチウム (Li-7) | 3 | 4 | 7 |
| フッ素 (F-19) | 9 | 10 | 19 |
| ナトリウム (Na-23) | 11 | 12 | 23 |
?️ (図: 質量数と同位体の関係)
? まとめ！ 今日のポイント
✅ 原子はとっても小さい！ ?️♂️?
✅ 原子は「陽子」「中性子」「電子」からできている！ ⚛
✅ 原子番号 = 陽子の数！ ??
✅ 質量数 = 陽子 + 中性子！ ⚖✨
✅ 同じ元素でも中性子の数が違うことがある！（＝同位体） ??
? おつかれさま！
今日は 「原子の構造」 について楽しく学びました！✨
みなさん、少しでも「原子って面白い！」と思えましたか？??
では、一旦休憩しよう！✨?
休憩後次の講義で会おうね！????
?✨楽しい化学講義！同位体・電子配置・放射線を学ぼう！??
みんな、こんにちは！????
今日は 「同位体」「電子配置」「放射線」 について楽しく学んでいこう！?
? 同位体（アイソトープ）とは？
原子の中の小さな違い！
まず、「元素」は 原子番号 で決まるよ！
でも、同じ元素でも「中性子の数が違う」ことがあるんだ！?
➡ 原子番号が同じで、質量数（陽子＋中性子の合計）が違うものを「同位体（アイソトープ）」という！ ?
? 例：水素の同位体
- ¹H（普通の水素） → 陽子1個だけ
- ²H（重水素・ジュウテリウム） → 陽子1個＋中性子1個
- ³H（三重水素・トリチウム） → 陽子1個＋中性子2個
? ポイント！
✅ 同位体同士は電子の数が同じだから、化学的な性質はほぼ同じ！✨
✅ でも、中性子の数が違うから、質量が異なる！⚖
? 同位体の存在比とは？
自然界の同位体の割合（存在比）は決まっている！ ??
例えば、空気の中の酸素（O₂）には3種類の同位体が含まれてるよ！
| 元素 | 質量数 | 同位体 | 存在比（%） |
|---|---|---|---|
| 水素 | 1 | ¹H | 99.9885 |
| 2 | ²H | 0.0115 | |
| 炭素 | 12 | ¹²C | 98.93 |
| 13 | ¹³C | 1.07 | |
| 酸素 | 16 | ¹⁶O | 99.757 |
| 17 | ¹⁷O | 0.038 | |
| 18 | ¹⁸O | 0.205 |
? 例えば、炭素（C）の同位体の割合
✅ ¹²Cが約99％！ → 炭素のほとんどは¹²C
✅ ¹³Cは約1％！ → ごくわずかだけど、存在してるよ！
? 発展！放射線と放射性同位体
1️⃣ 放射線って何？?
放射線を磁界に通すと、3種類に分かれる！
それぞれの特徴を見てみよう！?✨
| 種類 | 何の流れ？ | 特徴 |
|---|---|---|
| α線（アルファ線） | ヘリウムの原子核（⁴He²⁺） | 重い、電荷を持つ、紙1枚で止まる |
| β線（ベータ線） | 高エネルギーの電子（e⁻） | 軽い、アルミニウム板で止まる |
| γ線（ガンマ線） | 高エネルギーの電磁波（光） | 非常に強力、鉛の板でないと防げない！ |
2️⃣ 放射性同位体とは？
放射線を出す同位体を 「放射性同位体（ラジオアイソトープ）」 という！?
放射性同位体は「原子の崩壊」によって別の原子に変わるよ！
✅ α崩壊（アルファ崩壊）
→ 原子番号が2減る、質量数が4減る！ ?
例： ²²⁶Ra → ²²²Rn ＋ ⁴He（α線）
✅ β崩壊（ベータ崩壊）
→ 原子番号が1増える、質量数は変わらない！ ?
例： ¹⁴C → ¹⁴N ＋ e⁻（β線）
? 活用例：¹⁴Cの放射線を測ることで「考古学の年代測定」ができるよ！?
⚡ 電子殻と電子配置をマスターしよう！
1️⃣ 電子殻（でんしかく）とは？
原子の中の電子たちは、自由に飛び回るわけじゃない！?
➡ それぞれ決められた空間にいる！この空間を「電子殻」と呼ぶよ！?
電子殻の名前は 「K殻、L殻、M殻、… 」 と決まってる！?
? 電子殻の最大収容電子数は？
各電子殻に入る電子の数は、次の公式で決まる！
➡ 最大収容電子数 = 2n²
✅ K殻（n=1） → 2×1² = 2個
✅ L殻（n=2） → 2×2² = 8個
✅ M殻（n=3） → 2×3² = 18個
? 価電子とは？
1️⃣ 価電子（かでんし）とは？
最も外側の電子殻（最外殻）にいる電子のこと！ ⚡
➡ 価電子の数が、原子の化学的性質を決める！
? 例：ナトリウム（Na）
電子配置 → K殻に2個、L殻に8個、M殻に1個
➡ M殻の1個が「価電子」！
✅ 価電子が1個 → 「イオンになりやすい！」?
✅ 価電子が8個 → 「安定している！（希ガス）」?
? 安定した希ガスの電子配置！
? **ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）… ** などは「希ガス」と呼ばれる！
➡ なぜ？
✨ 最外殻の電子がちょうど満たされていて、超安定している！✨
? 希ガスは化学反応しにくい！（価電子が0だから！）
? 補足
このように、電子配置が安定している状態を 「閉殻（へいかく）」 という！?
? まとめ！
✅ 同位体 → 原子番号が同じで、中性子の数が違う！
✅ 電子殻と電子配置 → K殻、L殻、M殻… 2n²の法則！
✅ 価電子 → 最外殻の電子で、化学的性質を決める！
✅ 希ガス → 安定した電子配置だから反応しない！
?楽しく学ぼう！ 価電子の周期的変化と周期律?
みなさん、こんにちは！???
次は 「価電子の周期的変化と周期律」 について、楽しく解説していきます！
? 価電子と周期律とは？
? 価電子（かでんし）って何？
? 価電子とは、原子の一番外側の電子 のことです！
この価電子が原子の化学的な性質を決めます。
? 周期律とは？
? 元素を原子番号の順番で並べてみると…
「おや？? なんか性質が似た元素が周期的に現れるぞ？」
と気づきます！このルールを 「元素の周期律」 といいます。
そして、この周期律に基づいて作られた表を 「周期表」 といいます！?✨
周期表を見れば、どんな元素がどんな性質を持っているか、一目でわかるんです！?
? 周期表のしくみ
周期表は、大きく分けて 「族」 と 「周期」 で構成されています！
1️⃣ 族（ぞく）ってなに？ ?
周期表の 縦の列（1～18族） のことです。
? 同じ族にある元素は、似た性質を持っている！
? ポイント！
- 1～2族 → 族番号 = 価電子の数 （例：1族は価電子1個！）
- 12～17族 → 族番号- 10 = 価電子の数 （例：13族 → 価電子3個）
例えば、1族にある ナトリウム（Na） と カリウム（K） はどちらも反応しやすい性質を持っています！⚡?
2️⃣ 周期（しゅうき）ってなに？ ?
周期表の 横の列（1～7周期） のことです。
? 原子番号が増えると、性質が少しずつ変化していく！
例えば…
- 第2周期（Li, Be, B, C, N, O, F, Ne）では、左から右へ行くほど金属→非金属の性質に変化！?
周期が変わると、電子の配置も変わるため、新しい性質を持った元素が登場します！?
? 周期表のざっくり構造！
| 族 / 周期 | 1 (1A) | 2 (2A) | 13 (3A) | 14 (4A) | 15 (5A) | 16 (6A) | 17 (7A) | 18 (0) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1周期 | H | He | ||||||
| 2周期 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne |
| 3周期 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar |
✨ ポイント
- 1族（アルカリ金属） → H, Li, Na … 反応しやすい！?
- 17族（ハロゲン） → F, Cl, Br … 殺菌作用がある！??
- 18族（希ガス） → He, Ne, Ar … 安定していてほとんど反応しない！✨
? まとめ！
✅ 価電子 は原子の性質を決める超重要ポイント！⚡
✅ 元素の周期律 によって、似た性質の元素が周期的に現れる！?
✅ 周期表は 「族（縦）」と「周期（横）」 で整理されている！?
周期表を理解すれば、化学の世界がぐっと面白くなりますよ！?✨
どんどん活用して、元素マスターを目指しましょう！??
? 次回もお楽しみに！ ?
? イオンの世界へようこそ！?✨
みんな、こんにちは！?? 今日は「イオン」について楽しく学んでいきましょう！? 「イオン」という言葉を聞いたことがあるかな？ 実は、私たちの身の回りの水や塩にもイオンが関係しているんです！??
⚡ 1. イオンとは？（イオンの形成）
? 原子は普通、電気的に中性（＋と－がバランスしている）ですが、電子を失ったり得たりすると、電気を帯びることがあります。このように電気を帯びた原子のことを 「イオン」 と呼びます！⚡⚡
では、どのようにしてイオンができるのか、見ていきましょう！?
? 2. 陽イオンの誕生 ?（電子を失う）
例えば、ナトリウム（Na） を見てみましょう！?
? ナトリウムの原子番号は 11 だから、電子は 11個 あります。
- K殻に 2個
- L殻に 8個
- M殻に 1個 この M殻の1個の電子 を手放すと、ナトリウムは 希ガスのネオン（Ne） と同じ電子配置になり、安定します！?✨
? こうなると…
⚡ ナトリウム（Na） → ナトリウムイオン（Na⁺） + 電子（e⁻）
? ポイント
- 電子を失うと、陽子の数（＋）が電子の数（－）より多くなり、プラスの電荷を持つ ⚡
- これが「陽イオン（プラスのイオン）」 です！ ?
? 例：ナトリウムイオン（Na⁺）、カリウムイオン（K⁺）、マグネシウムイオン（Mg²⁺）
❄️ 3. 陰イオンの誕生 ?（電子をもらう）
次に、塩素（Cl） を見てみよう！?
? 塩素の原子番号は 17 だから、電子は 17個 あります。
- K殻に 2個
- L殻に 8個
- M殻に 7個 この M殻にあと1個電子をもらう と、塩素は 希ガスのアルゴン（Ar） と同じ電子配置になり、安定します！?
? こうなると…
⚡ 塩素（Cl） + 電子（e⁻） → 塩化物イオン（Cl⁻）
? ポイント
- 電子を1個もらうと、電子の数（－）が陽子の数（＋）より多くなり、マイナスの電荷を持つ ⚡
- これが「陰イオン（マイナスのイオン）」 です！ ?
? 例：塩化物イオン（Cl⁻）、フッ化物イオン（F⁻）、硫化物イオン（S²⁻）
? 4. イオンの価数って何？?
イオンができるとき、電子の受け渡しされる数 に注目してみよう！?
| 価電子の数 | どうなる？ | 例 |
|---|---|---|
| 1個 | 1個の電子を失って1価の陽イオンに！? | ナトリウムイオン（Na⁺）、カリウムイオン（K⁺） |
| 2個 | 2個の電子を失って2価の陽イオンに！? | マグネシウムイオン（Mg²⁺）、カルシウムイオン（Ca²⁺） |
| 3個 | 3個の電子を失って3価の陽イオンに！? | アルミニウムイオン（Al³⁺） |
| 7個 | 1個の電子をもらって1価の陰イオンに！? | 塩化物イオン（Cl⁻）、フッ化物イオン（F⁻） |
| 6個 | 2個の電子をもらって2価の陰イオンに！? | 酸化物イオン（O²⁻）、硫化物イオン（S²⁻） |
? イオンの価数（＋や－の数）は、電子の移動する数を表すんだね！✨
? 5. イオンの電子の数を求めよう！
イオンの電子の数を求める簡単な公式があるよ！?
✔ 陽イオンの電子の数 = 原子番号 - イオンの価数
✔ 陰イオンの電子の数 = 原子番号 + イオンの価数
? 例
マグネシウム（Mg）の場合
Mg → Mg²⁺ + 2e⁻
（電子の数 12 → 10）
硫黄（S）の場合
S + 2e⁻ → S²⁻
（電子の数 16 → 18）
? こうして イオンは希ガスと同じ電子配置 になり、安定するんだね！?
? まとめ！
✅ イオンとは？
→ 原子が電子を失ったり得たりして、電気を帯びたもの！⚡
✅ 陽イオン ?（＋）
→ 電子を失ってプラスの電荷を持つ！ Na⁺, Mg²⁺
✅ 陰イオン ?（－）
→ 電子をもらってマイナスの電荷を持つ！ Cl⁻, O²⁻
✅ イオンの価数とは？
→ 電子の受け渡しの数！ 1価、2価、3価のイオンがある！
✅ 電子の数を求める公式
- 陽イオン：原子番号- 価数
- 陰イオン：原子番号 + 価数
? これで君もイオンマスターだ！ ?✨
どうだったかな？ イオンってちょっと難しく思えるかもしれないけど、電子のやりとりを意識するとすごくわかりやすくなるよ！??
質問があったら、どんどん聞いてね！???
?✨ イオン化エネルギーと電子親和力を楽しく学ぼう！ ??
みなさん、こんにちは！?♂️
次は「イオン化エネルギー」と「電子親和力」について学んでいきますよ！?✨
ちょっと難しそう？大丈夫！? 今日はわかりやすく楽しく説明していくので、最後まで一緒にがんばりましょう！??
? 1. イオン化エネルギーってなに？ ?⚡
まずは イオン化エネルギー について学びましょう！?
? イオン化エネルギーとは？
「原子から電子を1つ取り去って、陽イオンにするために必要なエネルギー」のこと！?
？？？と思った人は、例えば木にリンゴがなってたとするよね？ 君はその木からリンゴをもぎ取ろうとするとき、どうする？ 手で掴んで思いっきり引っ張るんじゃない？ そのとき君の体力とか使わない？何もしないで取れないでしょ？つまり君はエネルギーを使ってリンゴをむしり取ったわけだ。 それと同じように、原子から電子を取るってエネルギーが必要なんですよ、勝手に取ることはできない。 そのエネルギーがイオン化エネルギーというんだね。 この考えはちょくちょく出てくるので、覚えておいて！
? 具体的には？
例えば、 ナトリウム（Na） の原子があったとしましょう。
この原子から電子を1個取り去ると、ナトリウムイオン（Na⁺）になります。
このとき必要なエネルギーが イオン化エネルギー なんです！⚡
? ポイント
✅ イオン化エネルギーが小さいほど、電子が取れやすく 陽イオンになりやすい！
✅ 逆に、イオン化エネルギーが大きいと、電子が取れにくく、 陽イオンになりにくい！
? イメージ図（※図21参照）
原子「A」にエネルギーを与えると… ? → 電子（e⁻）が飛び出て「A⁺」になる！
? 2. イオン化エネルギーの周期的な変化 ??
イオン化エネルギーは 周期表の元素によって変わる んです！?
? 波のように変化する！
✅ ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）などの希ガス は イオン化エネルギーが最大！
? 理由：電子配置がめっちゃ安定してるから、電子を取り去るのが難しい！?✨
✅ リチウム（Li）、ナトリウム（Na）、カリウム（K）など は イオン化エネルギーが最小！
? 理由：価電子（最外殻の電子）が1個しかないので、簡単に電子を失いやすい！?
? ポイント
✅ 価電子0の希ガスはイオン化エネルギーが最大 ➝ 陽イオンになりにくい！ ❌?
✅ 価電子1の元素（Li, Na, Kなど）はイオン化エネルギーが最小 ➝ 陽イオンになりやすい！ ??
? 3. 電子親和力ってなに？ ?
次は 電子親和力 を見ていきましょう！?
? 電子親和力とは？
「原子が電子を1つ受け取って、陰イオンになるときに放出されるエネルギー」のこと！✨
? ポイント
✅ 電子親和力が 大きい元素 は、電子を受け取りやすい！ → 陰イオンになりやすい！ ?✨
✅ フッ素（F）、塩素（Cl）、臭素（Br） などは電子親和力が 特に大きい！ ??
? イメージ図（※図23参照）
原子「A」に電子（e⁻）が飛び込むと… → エネルギーを放出して「A⁻」になる！?
? 電子親和力のデータ（kJ/mol）
| 元素 | H | Li | C | O | S | F | Cl | Br |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 電子親和力 | 72 | 60 | 123 | 142 | 201 | 328 | 348 | 324 |
? フッ素（F）や塩素（Cl）の電子親和力がめっちゃ大きい！ ?
だから、これらの元素は 陰イオン（F⁻, Cl⁻ など）になりやすい！ ?
? 4. イオン化エネルギー vs. 電子親和力 ⚡?
ここで イオン化エネルギーと電子親和力 を比較してみましょう！?
✅ イオン化エネルギーが小さい元素（Li, Na, Kなど） ➝ 陽イオンになりやすい！（電子を失いやすい！）?
✅ 電子親和力が大きい元素（F, Cl, Brなど） ➝ 陰イオンになりやすい！（電子を受け取りやすい！）?✨
つまり…
? 陽イオンになりやすい原子 ＝ 陽性が強い原子（例：Na, K, Ca など）
? 陰イオンになりやすい原子 ＝ 陰性が強い原子（例：F, Cl, O など）
? 5. イオンの大きさについて ?
? イオン半径とは？
イオンが球だと考えたときの半径のこと！?
? ポイント
✅ 陽イオンの半径は、その原子の半径より小さい！ ?
✅ 陰イオンの半径は、その原子の半径より大きい！ ?
? 例えば…
? ナトリウム原子（Na） の半径は 0.186 nm
? ナトリウムイオン（Na⁺） の半径は 0.116 nm（小さくなる！）
? 塩素原子（Cl） の半径は 0.099 nm
? 塩化物イオン（Cl⁻） の半径は 0.167 nm（大きくなる！）
? 陽イオンになると小さくなる！
? 陰イオンになると大きくなる！
? まとめ（チェックポイント）✨
✅ イオン化エネルギー → 原子から電子を取り去るのに必要なエネルギー！ ?
✅ 電子親和力 → 原子が電子を受け取るときに放出するエネルギー！ ?
✅ 周期表の傾向
? イオン化エネルギーが最小の元素（Na, K, Li） → 陽イオンになりやすい！ ?
? 電子親和力が最大の元素（F, Cl, Br） → 陰イオンになりやすい！ ?
✅ 陽イオンの半径は小さくなる！
✅ 陰イオンの半径は大きくなる！
? これでイオン化エネルギーと電子親和力は完璧！✨
少しずつ慣れていけば、きっと理解が深まりますよ！???
次回もお楽しみに！??
? イオンの世界へようこそ！ ?
みなさん、こんにちは！次は 「イオンからなる物質と組成式」 について学びます！?
難しそうに感じるかもしれませんが、心配いりません！一緒に楽しく学びましょう！✨
② イオンからなる物質と組成式 ⚛️
? 1. イオンからなる物質とは？
みなさん 「塩」 って知っていますよね？そう、料理に使うあの 食塩 です！?✨
この 塩化ナトリウム（NaCl） は、「ナトリウムイオン（Na⁺）」と「塩化物イオン（Cl⁻）」が 1:1の割合 で規則正しく並んだ結晶でできています。??
? ポイント！
? イオンが交互に並ぶことで、安定した結晶になる！
? このような結晶を「イオン結晶」 と呼ぶよ！
?️ （イメージ図：塩化ナトリウムの結晶構造）
? 2. 組成式とは？ ?
「食塩はNaCl」と書くけど、これって何を意味しているの？?
それは…
➡ 「物質の成分元素の最もシンプルな原子数比」 を表しているんです！✨
? 組成式のルール！
✅ イオンの個数比を最も簡単な形で表す！
✅ 例）Na⁺ と Cl⁻ が 1:1 → NaCl になる！
? 補足：イオン式と組成式の違い！
? イオン式（例：Na⁺, Cl⁻） は、イオンの種類を表す！
? 組成式（例：NaCl） は、化合物全体のバランスを示す！
? 3. 組成式の書き方 ✍️
「NaCl」は簡単そうだけど… もっと複雑なイオンの組み合わせ はどうするの？?
? 組成式を書くときのルール！
1️⃣ 陽イオンを左、陰イオンを右に書く！
2️⃣ 価数（+と-の数）がピッタリ0になるように調整！
3️⃣ イオンが複数必要な場合は、右下に数字をつける！
4️⃣ 多原子イオンはカッコ ( ) を使う！
? 例）硫酸アルミニウム（Al₂(SO₄)₃） の組成式の作り方！
? 陽イオン → Al³⁺ （3価）
? 陰イオン → SO₄²⁻ （2価）
? 価数が0になるように調整！
✔ (+3) × 2 = (-2) × 3 → Al₂(SO₄)₃
?️ （イメージ図：組成式の書き方）
? 4. 組成式の読み方 ?️
? 組成式の名前のルールをマスターしよう！
? 陰イオンを先に、陽イオンを後に読む！
- NaCl → 塩化ナトリウム
- K₂O → 酸化カリウム
- Na₂SO₄ → 硫酸ナトリウム ? 多原子イオンが含まれる場合は「○○酸」と読むことが多い！
✅ NaOH → 水酸化ナトリウム
✅ FeCl₃ → 三塩化鉄 or 塩化鉄(III)
? 5. イオンの性質をおさらいしよう！?
? イオンがどのようにできるのか を確認してみよう！
? イオンの作られ方！
? 陽イオン → 電子を放出して ＋ に帯電！
? 陰イオン → 電子をもらって － に帯電！
? イオンになると 安定な電子配置（希ガス型） になる！
? イオンの重要ポイント！
✅ イオンの価数 → 受け取った or 放出した電子の数！
✅ 電子の数の求め方！
✔ 陽イオン → 原子番号 - 価数
✔ 陰イオン → 原子番号 + 価数
? 6. 章末問題に挑戦しよう！?
? ここまで学んだことを活かして、問題を解いてみよう！
? 問題例
1️⃣ 混合物を2つ選び、記号で答えよ！
2️⃣ 酸素を含む化合物を1つ選び、記号で答えよ！
3️⃣ 同素体のペアを2組選び、記号で答えよ！
4️⃣ 塩化ナトリウムを水素と分離する方法を選べ！
a. 沈殿
b. 蒸留
c. 抽出
d. 再結晶
みんな、解けるかな？?✨ ぜひチャレンジしてみよう！?
? まとめ ?
今日は イオンの世界 について楽しく学びましたね！✨
✅ イオン結晶って？ → 陽イオンと陰イオンが規則正しく並んだもの！
✅ 組成式のルール → 陽イオンを左、陰イオンを右！＋と－が打ち消し合う！
✅ 名前の付け方 → 陰イオンを先に読む！多原子イオンには「○○酸」などの名前！
? イオンの世界は化学の基本！これからも楽しく学んでいこうね！??
? おつかれさまでした！ ?
ここまでお疲れ様でした！ 長かったねー、でも基本的な内容で重要なんで是非とも覚えてほしい。 質問があれば、どんどん聞いてね！??
コメント
- ooo (カリスマ講師)
- どうだったかな？ (カリスマ講師)