化学基礎 重要用語マスターガイド

作成日: 2025年05月25日

化学基礎 重要用語マスターガイド

はじめに

化学基礎を学ぶ意義と重要用語の理解の必要性

化学基礎は、私たちの身の回りにある物質がどのように成り立ち、どのように変化するのかを理解するための、いわば「物質の科学」への入り口です。洗剤や食品、医薬品といった日用品から、新しい材料の開発や環境問題の解決に至るまで、化学は私たちの生活や社会と深く結びついています。新学習指導要領においても、「化学と人間生活」が導入として位置づけられ、化学の学習の動機付けが図られています 1。

この化学基礎を学ぶ上で、基本となる用語や概念を正確に理解することは、より複雑な化学現象を解き明かすための鍵となります。一つ一つの用語はパズルのピースのようなもので、それらが組み合わさることで、化学の世界の全体像が見えてきます。この資料は、皆さんが化学基礎で出会う重要な用語を整理し、その意味や関連性を丁寧に解説することで、皆さんの学習をサポートし、化学への興味をさらに深めることを目的としています。このガイドを片手に、化学基礎の世界を探求していきましょう。

第1部：物質の構成と性質

1. 物質の分類と分離

物質の探究は、まず身の回りのものが何からできているのか、どのように分類できるのかを知ることから始まります。そして、混じり合った物質をどのように分けるのか、その方法を学ぶことは化学の基本的な技術となります。

純物質と混合物

私たちの周りにある物質は、大きく「純物質」と「混合物」に分けられます。

• 純物質 (Pure substance): 食塩 (塩化ナトリウム) や純粋な水 (H2​O)、鉄 (Fe) のように、ただ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 2。純物質は、その物質に固有の融点、沸点、密度といった物理的性質を示します。例えば、純粋な水の沸点は標準大気圧下で100℃です。
• 混合物 (Mixture): 食塩水 (水と塩化ナトリウムの混合物) や空気 (窒素、酸素、アルゴンなどの混合物) のように、2種類以上の純物質が混じり合っているものを混合物といいます 2。混合物の性質は、混ざり合っている純物質の種類や割合によって変化します。例えば、食塩水の濃度が高くなるほど、しょっぱさが増し、密度も大きくなります。

物質を扱う上で、それが純物質なのか混合物なのかを区別することは、その性質を正しく理解し、適切な実験操作を行うための基本となります。例えば、ある物質の融点や沸点を測定することで、それが純物質であるか、あるいはどの程度の純度であるかを推測することができます。

単体と元素

純物質はさらに「単体」と「化合物」に分けられます。これを理解するためには、「元素」という概念をまず押さえる必要があります。

• 元素 (Element): 物質を構成する基本的な「成分の種類」のことです 3。原子の種類と言い換えることもできます。例えば、水 (H2​O) という化合物は、水素という元素 (H) と酸素という元素 (O) の2種類の元素から構成されています 3。現在、約118種類の元素が知られています。
• 単体 (Simple substance): 酸素ガス (O2​) や鉄 (Fe)、ダイヤモンド (C) のように、1種類の元素だけでできている純物質を単体といいます 2。
• 化合物 (Compound): 水 (H2​O) や塩化ナトリウム (NaCl)、二酸化炭素 (CO2​) のように、2種類以上の元素が化学的に結合してできている純物質を化合物といいます 2。

ここで注意したいのは、「酸素」という言葉の使い方です。文脈によって、酸素という「元素」を指す場合と、私たちが呼吸に使っている「単体」である酸素ガス (O2​) を指す場合があります 4。例えば、「水は水素と酸素からできている」という場合の酸素は元素を指し、「空気中には酸素が含まれている」という場合の酸素は単体を指します。この区別は化学を学ぶ上で非常に重要です。

混合物の分離方法

混合物から目的の物質を取り出す操作を「分離」といい、さらに不純物を取り除いて純度を高める操作を「精製」といいます 2。化学実験では、これらの分離・精製方法が頻繁に用いられます。それぞれの方法は、物質が持つ特有の物理的性質の違いを利用しています。どの分離方法を選択するかは、分離したい物質と不純物の性質、そして分離の目的によって決まります。

• ろ過 (Filtration): 液体と、その液体に溶けない固体を分離する方法です 2。ろ紙の小さな穴を液体は通過できますが、固体粒子は通過できないことを利用します。例えば、泥水から砂や泥を分離したり、実験で生じた沈殿を集めたりするのに使われます 5。操作のポイントとしては、ろ紙を漏斗に密着させること、ガラス棒を伝わらせて静かに混合物を注ぐことなどが挙げられます 6。
  • 図解: 漏斗にセットしたろ紙に、ガラス棒を伝わせて混合物を注ぎ、ビーカーでろ液を受け取る様子。
• 蒸留 (Distillation): 溶液を加熱して目的の液体を蒸発させ、その蒸気を冷却して再び液体として集める方法です 2。溶け込んでいる固体と液体を分離したり、沸点の異なる液体同士を分離したりするのに用います。例えば、海水から純粋な水を取り出す（この場合、得られた水を蒸留水といいます）、あるいはワインからアルコール分を濃縮する（ブランデー製造など）のに利用されます。操作のポイントは、温度計の球部の先端を枝付きフラスコの枝の付け根の高さに合わせること、冷却水をリービッヒ冷却器の下側から上側へ流すこと、突沸を防ぐために沸騰石を入れることなどです 5。
  • 図解: 枝付きフラスコ、温度計、リービッヒ冷却器、アダプター、三角フラスコ（受け器）、沸騰石、加熱器具、冷却水の流路を含む標準的な蒸留装置。
• 分留 (Fractional distillation): 沸点の異なる2種類以上の液体の混合物を、それぞれの沸点の差を利用して分離する操作です。蒸留を繰り返し行うのと同じ効果があります 5。石油をガソリン、灯油、軽油などに成分ごとに分けたり、液体空気を冷却して窒素と酸素を分離したりするのに用いられます。分留管という特殊なガラス器具を用いることで、より精密な分離が可能になります。
  • 図解: 蒸留装置に分留管（多数のくぼみやガラス球が詰められたガラス管）が組み込まれた図。
• 再結晶 (Recrystallization): 温度による溶解度の差を利用して、固体物質から不純物を取り除き、純粋な結晶を得る精製方法です 2。多くの固体物質は、高温の溶媒にはよく溶けますが、温度が下がると溶解度が小さくなり、溶けきれなくなった分が結晶として析出します。この性質を利用し、不純物を含む固体を高温の溶媒に溶かした後、ゆっくり冷却することで、目的物質の純粋な結晶を得ることができます。
  • 図解: 溶解度曲線を示し、高温で物質を溶かし、冷却することで結晶が析出する様子を模式的に示した図。
• 抽出 (Extraction): 混合物の中から目的の物質だけをよく溶かす溶媒を用いて、その溶媒中に溶かし出して分離する方法です 2。例えば、ヨウ素と塩化ナトリウムの混合水溶液にヘキサンなどの有機溶媒を加えてよく振り混ぜると、ヨウ素は水よりもヘキサンに溶けやすいため、ヘキサン層に移動します。この後、水層とヘキサン層を分けることでヨウ素を分離できます。実験室では分液漏斗という器具がよく用いられます 6。
  • 図解: 分液漏斗を用いて、水層と有機溶媒層を分離する操作の図。
• 昇華法 (Sublimation method): 固体が液体を経ずに直接気体になる現象（昇華）、またはその逆の気体が直接固体になる現象を利用して、昇華しやすい物質を分離・精製する方法です 2。昇華しやすい物質としては、ヨウ素、ナフタレン、ドライアイス（二酸化炭素の固体）などがあります 7。例えば、砂と混じったヨウ素を加熱すると、ヨウ素だけが昇華して気体になり、これを冷却することで純粋なヨウ素の結晶を得ることができます。
  • 図解: ビーカー内でヨウ素と砂の混合物を穏やかに加熱し、ビーカー上部に置いた冷水を入れたフラスコの底でヨウ素が再昇華（凝華）して固体として付着する様子。
• クロマトグラフィー (Chromatography): 混合物の成分が、ろ紙などの固定相（動かない部分）と展開液などの移動相（動く部分）に対して示す吸着力の違いや分配のされやすさの違いを利用して分離する方法です 2。ろ紙を用いるペーパークロマトグラフィーでは、ろ紙の下端に試料をつけ、展開液に浸すと、毛細管現象で展開液が上昇するのに伴い、試料中の各成分が異なる速さで移動するため分離されます。吸着されにくい成分ほど速く移動します。
  • 図解: ろ紙にスポットした混合色素が、展開液の上昇とともに分離していく様子を示したペーパークロマトグラフィーの模式図。

これらの分離・精製方法は、物質の探究や合成において不可欠な技術であり、それぞれの原理を理解することが重要です。

表1: 主な混合物の分離方法まとめ

2. 原子の構造と周期表

物質を構成する最も基本的な単位である原子は、さらに小さな粒子から成り立っています。原子の構造を理解することは、物質の性質や化学反応の仕組みを解き明かすための第一歩です。そして、元素の性質の周期的な変化をまとめた周期表は、化学を学ぶ上で最も強力なツールのひとつです。

原子の構成粒子

原子は、中心にある原子核 (atomic nucleus) と、その周りを飛び回る電子 (electron) から構成されています 3。

• 原子核: 原子の質量の大部分を占め、正の電荷を帯びています。原子核は、陽子 (proton) と中性子 (neutron) という2種類の粒子からできています 3。
  • 陽子: 正の電荷 (+e) を持つ粒子です。原子核中の陽子の数によって、その原子がどの元素であるかが決まります。
  • 中性子: 電荷を持たない粒子です。陽子とともに原子核を構成し、原子の質量に関与します。
• 電子: 負の電荷 (−e) を持つ非常に軽い粒子で、原子核の周りの特定の領域（電子殻）を運動しています 3。原子が電気的に中性な状態では、陽子の数と電子の数は等しくなっています。

図解: ヘリウム原子 (He) のボーアモデルを例に取ると、中心に2個の陽子（赤色）と2個の中性子（黄緑色）からなる原子核があり、その周りを2個の電子（黄色）が回っているイメージで描かれます 3。

電子殻と電子配置

電子は、原子核の周りの決まったいくつかの層（軌道のようなもの）に分かれて存在しており、これらの層を電子殻 (electron shell) といいます 2。電子殻は、原子核に近い内側から順に、K殻、L殻、M殻、N殻… と名付けられています 11。

• 電子の最大収容数: 各電子殻に収容できる電子の最大数は決まっており、K殻には2個、L殻には8個、M殻には18個、N殻には32個… というように、内側からn番目の電子殻には 2n2 個の電子が収容できます 11。
• 電子配置 (electron configuration): 原子が持つ電子が、これらの電子殻にどのように配置されているかを示したものを電子配置といいます 2。電子は、原則としてエネルギー準位の低い内側の電子殻から順に満たされていきます。例えば、ナトリウム原子 (Na、原子番号11) は11個の電子を持っているので、K殻に2個、L殻に8個、残りの1個がM殻に配置されます (K2L8M1) 13。
• 価電子 (valence electron): 最も外側にある電子殻（最外殻）に存在する電子のことを価電子といいます 2。価電子の数は原子の化学的な性質や、他の原子と結合する際の挙動に大きな影響を与えます。ただし、希ガス原子のように最外殻電子が閉殻構造をとる場合、価電子の数は0個として扱います。
• 閉殻 (closed shell): 電子殻がその最大収容数の電子で満たされている状態を閉殻といいます 2。希ガス原子（He, Ne, Arなど）は、最外殻が閉殻（Heの場合）であるか、または8個の電子で満たされた安定な電子配置（オクテット則）をとるため、化学的に非常に安定しています。

図解: ナトリウム原子の電子配置を例に、原子核を中心に同心円状にK殻、L殻、M殻を描き、それぞれの殻に e− と記号で電子の数を記入した図が考えられます。

原子番号、質量数、同位体

原子の種類や性質を特徴づける基本的な数値として、原子番号と質量数があります。

• 原子番号 (atomic number): 原子核中の陽子の数と等しく、その原子がどの元素であるかを決定します 2。元素記号の左下に小さく書かれることがあります (例: 6​C)。
• 質量数 (mass number): 原子核中の陽子の数と中性子の数の和です 2。原子の質量の大部分は原子核が占めるため、質量数はその原子のおおよその質量を表す指標となります。元素記号の左上に小さく書かれます (例: 12C )。
• 同位体 (isotope): 原子番号が同じ（つまり陽子の数が同じ）でありながら、中性子の数が異なるために質量数が異なる原子同士のことを同位体といいます 2。例えば、炭素原子には質量数が12の 12C (陽子6個、中性子6個) の他に、質量数が13の 13C (陽子6個、中性子7個) や、放射線を出す 14C (陽子6個、中性子8個) などが存在します。これらは互いに同位体です。同位体は化学的な性質はほとんど同じですが、質量が異なるため、物理的な性質にわずかな違いが見られることがあります。

周期表の見方と周期律

元素を原子番号の順に並べていくと、性質のよく似た元素が周期的に現れます。この規則性を周期律 (periodic law) といいます。この周期律に基づいて元素を整理した表が周期表 (periodic table) です 17。周期表は、元素の性質を理解し予測するための非常に強力なツールです。

• 族 (group): 周期表の縦の列を族といいます 3。同じ族に属する元素（同族元素）は、価電子の数が等しいため、化学的な性質がよく似ています。例えば、1族元素は価電子を1個持ち、1価の陽イオンになりやすい性質があります。
• 周期 (period): 周期表の横の行を周期といいます。同じ周期に属する元素は、電子が占有している最も外側の電子殻が同じです。例えば、第2周期の元素 (LiからNeまで) は、最外殻がL殻です。
• 典型元素 (representative element): 周期表の1族、2族、および12族から18族までの元素を典型元素といいます 2。典型元素では、原子番号の増加に伴って元素の性質が周期的に、かつ顕著に変化します。
• 遷移元素 (transition element): 周期表の3族から11族までの元素を遷移元素といいます 2。遷移元素は、隣り合う元素同士でも性質が似ていることが多く、複数の酸化数をとるものが多いなどの特徴があります。
• 金属元素と非金属元素: 周期表は、元素を金属元素と非金属元素に大別することもできます。一般に、周期表の左側および中央部分に位置する元素が金属元素であり、右上に位置する元素が非金属元素です 18。その境界付近には、両方の性質を併せ持つ半金属元素も存在します。

図解: 周期表全体を示し、族番号、周期番号、典型元素と遷移元素の領域、金属元素と非金属元素の領域を色分けなどで明確に示した図。

元素の性質の周期性

周期表上で元素の性質がどのように変化するか、その傾向（周期性）を見ていきましょう。

• 原子半径 (atomic radius):
  • 傾向: 同じ周期では、原子番号が大きくなる（右へ行く）ほど原子半径は小さくなる傾向があります。同じ族では、原子番号が大きくなる（下へ行く）ほど原子半径は大きくなります 23。
  • 理由:
    • 同周期: 原子番号が増えると原子核の正電荷が増え、電子をより強く引き付けるため、原子が収縮します。電子殻の数は変わりません。
    • 同族: 原子番号が増えると電子殻の数が増えるため、原子のサイズが大きくなります。原子核の正電荷も増えますが、内側の電子殻による遮蔽効果と、最外殻電子までの距離が大きくなる効果の方が支配的です。
  • 図解: 周期表の模式図上で、原子半径の大小の傾向を矢印で示す。
• イオン化エネルギー (ionization energy): 原子から電子を1個取り去って1価の陽イオンにするために必要なエネルギーのことです 2。この値が小さいほど陽イオンになりやすいことを意味します。
  • 傾向: 同じ周期では、原子番号が大きくなる（右へ行く）ほどイオン化エネルギーは大きくなる傾向があります。同じ族では、原子番号が大きくなる（下へ行く）ほどイオン化エネルギーは小さくなる傾向があります。希ガス元素で極大値をとります 25。
  • 理由: 原子核の正電荷の大きさと原子半径（原子核と最外殻電子との距離）、電子配置の安定性が影響します。原子核の引力が強く、原子半径が小さいほど、また電子配置が安定しているほど、電子を取り去るのにより大きなエネルギーが必要になります。
  • 図解: 原子番号に対する第一イオン化エネルギーの変化を示すグラフ。周期的な変動と希ガスでの極大がわかるようにする。
• 電気陰性度 (electronegativity): 共有結合している原子が、その結合に関与している共有電子対を自分の方へ引き付ける強さの度合いを示す相対的な値です 2。
  • 傾向: 同じ周期では、原子番号が大きくなる（右へ行く）ほど電気陰性度は大きくなる傾向があります（ただし希ガスは除く）。同じ族では、原子番号が大きくなる（下へ行く）ほど電気陰性度は小さくなる傾向があります。全元素中でフッ素 (F) が最大の電気陰性度を持ちます 27。
  • 理由: 原子核の正電荷が大きく、原子半径が小さいほど、共有電子対を強く引き付けます。
  • 図解: 周期表の模式図上で、電気陰性度の大小の傾向を矢印や数値で示す。

これらの元素の性質の周期性は、原子の構造、特に最外殻電子の配置に深く関連しています。価電子の数が同じ同族元素が似た化学的性質を示すのはこのためです。周期表は単に元素を並べたものではなく、元素間の関係性や未知の元素の性質を予測することさえ可能にする、化学における羅針盤のような存在なのです。

表2: 元素の性質の周期性まとめ

表3: 周期表の主要な族の名称と特徴

3. 化学結合と結晶

原子は、単独で存在するよりも互いに結びついてより安定な状態になろうとします。この原子間の結びつきを化学結合 (chemical bond) といいます。化学結合にはいくつかの種類があり、それによってできる物質の性質も大きく異なります。また、多くの固体物質は、原子やイオン、分子が規則正しく配列した結晶 (crystal) という構造をとります。

イオン結合

イオン結合 (ionic bond) は、陽イオンと陰イオンが、互いに反対の電荷を持つために引き合う静電気的な引力（クーロン力）によって形成される結合です 2。主に、金属元素の原子が電子を放出して陽イオンになりやすく、非金属元素の原子が電子を受け取って陰イオンになりやすい性質を利用して形成されます。

• 形成過程: 例えば、食塩の主成分である塩化ナトリウム (NaCl) の場合、ナトリウム原子 (Na) は最外殻の電子1個を失って1価の陽イオン (Na+) になり、塩素原子 (Cl) はその電子を受け取って最外殻に電子8個を持つ1価の陰イオン (Cl−) になります 33。こうして生じた Na+ と Cl− がクーロン力で強く引き付け合って結合します。
• イオン結晶: イオン結合によってできた陽イオンと陰イオンが、三次元的に規則正しく配列した固体をイオン結晶 (ionic crystal) といいます 2。NaCl結晶では、Na+ と Cl− が交互に配置された立方体状の構造（塩化ナトリウム型構造）をとります 37。
• 性質:
  • 融点・沸点が高い（イオン間の結合が強いため）。
  • 硬いが、強い力を加えると特定の面で割れやすい（もろい）。
  • 固体状態では電気を通しませんが、融解して液体にするか、水などの極性溶媒に溶かすと、イオンが自由に動けるようになるため電気を通します（電解質）。
• 例: 塩化ナトリウム (NaCl)、塩化セシウム (CsCl)、酸化マグネシウム (MgO) など。

図解: Na原子からCl原子への電子の移動を示し、生成した Na+ イオンと Cl− イオンがクーロン力で引き合ってイオン結合を形成する様子。また、NaCl結晶格子のモデル図（Na+ と Cl− が交互に配置された立方体構造）。

共有結合

共有結合 (covalent bond) は、2つ以上の原子が互いに価電子を出し合い、それらの電子対を共有することによって形成される結合です 2。主に非金属元素の原子間で形成されます。共有された電子対は、両方の原子核に引き付けられることで、原子同士を結びつけます。

• 種類:
  • 単結合 (single bond): 1組の共有電子対によって形成される結合です。構造式では1本の線 (価標) で表されます (例: H-H) 2。
  • 二重結合 (double bond): 2組の共有電子対によって形成される結合です。構造式では2本の線 (価標) で表されます (例: O=C=O) 2。
  • 三重結合 (triple bond): 3組の共有電子対によって形成される結合です。構造式では3本の線 (価標) で表されます (例: N≡N) 2。
• 電子式 (electron dot structure): 原子記号の周りに最外殻電子を点で表し、原子間の結合の様子（共有電子対や非共有電子対）を示した化学式です 2。
• 構造式 (structural formula): 共有電子対を1本の線（価標）で表して、原子間の結合を示した化学式です 2。
• 非共有電子対 (lone pair): 共有結合に関与していない価電子対のことです。
• 配位結合 (coordinate bond): 共有結合の一種で、共有される電子対が一方の原子からのみ提供されて形成される結合です 2。例えば、アンモニア分子 (NH3​) が持つ非共有電子対を水素イオン (H+) に提供してできるアンモニウムイオン (NH4+​) のN-H結合の一部がこれにあたります。オキソニウムイオン (H3​O+) も同様です。
• 分子 (molecule): 共有結合によっていくつかの原子が結びついてできた、独立して存在できる粒子を分子といいます 45。分子は、その物質の性質を示す最小単位です。
  • 単原子分子: ヘリウム (He) やネオン (Ne) などの希ガスは、1個の原子がそのまま分子として振る舞います 46。
  • 二原子分子: 水素 (H2​)、酸素 (O2​)、窒素 (N2​) など、2個の原子からなる分子です 46。
  • 多原子分子: 水 (H2​O)、二酸化炭素 (CO2​)、メタン (CH4​) など、3個以上の原子からなる分子です 46。
• 分子の形: 共有結合でできた分子は、構成原子の数や結合の種類によって、直線形（例: CO2​）、折れ線形（例: H2​O）、三角錐形（例: NH3​）、正四面体形（例: CH4​）など、特有の立体構造をとります 50。これは、中心原子の周りの電子対（共有電子対と非共有電子対）が互いに反発しあい、できるだけ離れた位置に配置されるためです（電子対反発則）。
• 例: 水 (H2​O)、メタン (CH4​)、二酸化炭素 (CO2​)、アンモニア (NH3​)、酸素 (O2​) など。

図解: 水素分子 (H2​) や水分子 (H2​O) を例に、原子核と電子殻を描き、価電子が共有されて共有電子対を形成する様子 40。メタン（正四面体形）、アンモニア（三角錐形）、水（折れ線形）、二酸化炭素（直線形）などの分子の形を、中心原子と共有・非共有電子対の位置関係がわかるように示す 50。ルイス構造（電子式）の書き方の例として、水や二酸化炭素を示す 41。

金属結合

金属結合 (metallic bond) は、金属原子どうしを結びつけている特殊な化学結合です 2。金属原子は価電子を放出しやすく陽イオンになりやすい性質がありますが、放出された価電子は特定の原子に属さず、金属全体を自由に動き回ることができます。この自由に動き回る電子を自由電子 (free electron) といいます 2。金属結合は、これらの自由電子が多数の金属陽イオンを互いに結びつけていると考えることができます。

• 性質:
  • 金属光沢: 自由電子が光を反射するため、特有の光沢を示します。
  • 電気伝導性・熱伝導性: 自由電子が金属中を自由に移動できるため、電気や熱をよく伝えます。
  • 展性・延性: 金属に力を加えて変形させても、自由電子が陽イオンの配列の変化に合わせて移動し結合を保つため、薄く広げたり（展性）、細く引き伸ばしたり（延性）することができます。
• 例: 鉄 (Fe)、銅 (Cu)、アルミニウム (Al)、金 (Au) など、全ての金属単体。

図解: 金属陽イオンが規則正しく配列し、その間を自由電子が雲のように自由に動き回っている金属結合のモデル図 54。

分子間力

共有結合によって形成された分子と分子の間や、希ガスの原子間には、比較的弱い引力が働いており、これを分子間力 (intermolecular force) と総称します 2。分子間力は、共有結合やイオン結合といった原子間の結合力（化学結合）に比べてはるかに弱いですが、物質の融点や沸点、溶解性といった物理的性質に大きな影響を与えます。

• ファンデルワールス力 (Van der Waals force): あらゆる分子間（および単原子分子である希ガス原子間）に働く、普遍的で非常に弱い引力です 2。分子内の電子の動きによって一時的に生じる電荷の偏り（分極）が、隣接する分子にも分極を誘発し、それらの間に引力が生じると説明されます。分子量が大きいほど、また分子の表面積が大きい（接触面積が大きい）ほど、ファンデルワールス力は強くなる傾向があります。
  • 例: ドライアイス（固体の二酸化炭素）の分子間、ヨウ素分子 (I2​) 間の引力。
• 水素結合 (hydrogen bond): 電気陰性度が非常に大きいフッ素 (F)、酸素 (O)、窒素 (N) の原子と直接結合している水素原子 (H) が、別の分子中にあるF、O、N原子との間に生じる、分子間力の中では比較的強い引力です 2。これは、F-H、O-H、N-H結合における電荷の偏りが大きいため、静電気的な引力が強く働くためです。
  • 例: 水 (H2​O) の分子間、アンモニア (NH3​) の分子間、フッ化水素 (HF) の分子間。水の沸点が、分子量が近い他の水素化合物（例: H2​S）に比べて異常に高いのは、水分子間に強い水素結合が働くためです。

図解: 水分子間に働く水素結合の様子を、点線などで示す。ファンデルワールス力の概念を、分子の瞬間的な分極と誘起分極で説明する模式図。

結晶の種類と性質

多くの固体は、それを構成する粒子（原子、イオン、分子）が規則正しく三次元的に配列した結晶 (crystal) 構造をとります。結晶はその構成粒子と粒子間の結合力の種類によって、主に以下の4つに分類され、それぞれ特有の性質を示します。化学結合の強さの一般的な序列は、共有結合 > イオン結合 > 金属結合 > 水素結合 > ファンデルワールス力 であり、これが物質の融点や沸点などの物理的性質に直接影響します 33。

• イオン結晶 (ionic crystal): 陽イオンと陰イオンがイオン結合によって規則正しく配列してできた結晶です 2。
  • 構成粒子: 陽イオン、陰イオン
  • 結合力: イオン結合（クーロン力）
  • 性質: 融点・沸点が高い。硬いがもろい（強い力を加えると割れやすい）。固体状態では電気を通さないが、融解液や水溶液はイオンが移動できるようになるため電気を通す。
  • 例: 塩化ナトリウム (NaCl)、塩化セシウム (CsCl)、酸化カルシウム (CaO) 37。
  • 図解: NaCl型結晶格子、CsCl型結晶格子のモデル図。
• 共有結合の結晶 (covalent network crystal): 多数の原子が共有結合によって三次元の網目状に強く結合してできた、巨大分子ともいえる結晶です 2。
  • 構成粒子: 原子
  • 結合力: 共有結合
  • 性質: 融点・沸点が極めて高い。非常に硬い。電気を通しにくいものが多い（黒鉛は例外的に電気を通す）。
  • 例: ダイヤモンド (C)、ケイ素 (Si)、二酸化ケイ素 (SiO2​、石英など) 66。
  • 図解: ダイヤモンドの結晶構造（正四面体構造が繰り返される）、黒鉛の結晶構造（層状構造）、ケイ素の結晶構造（ダイヤモンド型）のモデル図。
• 分子結晶 (molecular crystal): 分子が分子間力（ファンデルワールス力や水素結合）によって規則正しく配列してできた結晶です 2。
  • 構成粒子: 分子
  • 結合力: 分子間力（ファンデルワールス力、水素結合）
  • 性質: 融点・沸点が低い。柔らかくてもろい。昇華しやすいものがある（ヨウ素、ドライアイスなど）。電気を通さない。
  • 例: ドライアイス (固体のCO2​)、ヨウ素 (I2​)、ナフタレン (C10​H8​)、氷 (H2​O) 68。
  • 図解: ドライアイスやヨウ素の結晶中で、分子が分子間力によって配列している様子のイメージ図。
• 金属結晶 (metallic crystal): 金属原子が金属結合によって規則正しく配列してできた結晶です 2。
  • 構成粒子: 金属原子（実際には金属陽イオンと自由電子）
  • 結合力: 金属結合
  • 性質: 展性（薄く広がる）・延性（細く伸びる）に富む。特有の金属光沢を持つ。電気伝導性・熱伝導性が高い。融点は金属の種類によって様々（低いものから非常に高いものまで）。
  • 例: 鉄 (Fe)、銅 (Cu)、銀 (Ag)、アルミニウム (Al) など。
  • 図解: 体心立方格子、面心立方格子、六方最密構造などの代表的な金属結晶の充填構造のモデル図 70。

重要なのは、「分子」という単位が明確に存在するのは、主に共有結合で形成された物質や、単原子分子である希ガスに限られるという点です。イオン結晶、金属結晶、そして共有結合の結晶の多くは、特定の「分子」という単位を持たず、構成粒子が三次元的に広がり連続した巨大な構造体（巨大分子や結晶格子）を形成しています。この構造の違いが、それぞれの物質の特有な性質を生み出す要因となっています。

表4: 主な化学結合の種類の比較

表5: 結晶の種類の比較

第2部：物質の変化

物質は常に同じ状態にあるわけではなく、様々な化学反応や物理変化を通じて姿を変えます。ここでは、物質の変化を定量的に扱うための「物質量」の概念や、代表的な化学反応である酸・塩基反応、酸化還元反応について学びます。

1. 物質量と化学反応式

化学反応を理解し、予測するためには、反応する物質や生成する物質の「量」を正確に把握することが不可欠です。そのための基本的な道具となるのが、物質量 (mol) の概念と化学反応式です。

原子量・分子量・式量

原子は非常に小さく軽いため、その質量を直接扱うのは困難です。そこで、ある原子の質量を基準として、他の原子の質量を相対的に表す方法が用いられます。

• 原子量 (atomic weight): 質量数12の炭素原子 (12C) 1個の質量を正確に12と定めたとき、これを基準とした他の原子の相対的な質量を表す値です 2。天然に存在する同位体の存在比を考慮した平均値であるため、通常は整数になりません（例: 塩素Clの原子量は35.45）。原子量には単位はありません。
• 分子量 (molecular weight): 分子を構成している全ての原子の原子量の総和です 2。分子式に基づいて計算されます。例えば、水 (H2​O) の分子量は、水素の原子量 (約1.0) × 2 + 酸素の原子量 (約16.0) × 1 = 約18.0 となります。分子量にも単位はありません。
• 式量 (formula weight): イオンや、イオン結晶・金属結晶・共有結合の結晶のように分子として存在しない物質について、それらを構成する原子の原子量の総和を式量といいます 2。組成式やイオン式に基づいて計算されます。例えば、塩化ナトリウム (NaCl) の式量は、ナトリウムの原子量 (約23.0) + 塩素の原子量 (約35.5) = 約58.5 となります。式量にも単位はありません。

これらの量は、物質の質量を比較したり、化学反応における量の関係を考えたりする上で基本となります。例えば、塩化ナトリウム (NaCl) の式量は約58.5ですが、これは「NaClという単位が、12C原子の質量の12分の1を基準としたときに、その約58.5倍の相対的な質量を持つ」という意味になります 75。

物質量 (mol) とアボガドロ定数

原子や分子は非常に小さく、目に見えないほど多数の粒子が集まって物質を構成しています。これらの微小な粒子を個数で扱うのは現実的ではありません。そこで導入されたのが物質量 (amount of substance) という概念で、その単位として mol (モル) が用いられます 2。

• 1 mol の定義: 粒子（原子、分子、イオンなど）が 6.02×1023 個集まった集団を 1 mol と定義します 73。この 6.02×1023 という数をアボガドロ定数 (NA​) といい、単位は /mol (または mol−1) で表されます。
• 例え話: 日常生活で、鉛筆12本を1ダースと数えるように、化学の世界では 6.02×1023 個の粒子を1 molという「ひとまとまり」として扱います 79。お米を数えるとき、一粒ずつではなく「1合」という単位で扱うのに似ています 80。これにより、膨大な数の粒子を扱いやすい数値で表現できるようになります。

物質量 (mol) は、目に見えないミクロな世界の粒子の数と、実験室で測定可能な質量や体積といったマクロな量とを結びつける「架け橋」となる非常に重要な概念です。これが理解できないと、化学反応の定量的な議論が成り立ちません。

モル質量と気体のモル体積

物質量 (mol) を実際の測定値と結びつけるために、モル質量と気体のモル体積という概念が重要になります。

• モル質量 (molar mass): 物質 1 mol あたりの質量のことです。単位は g/mol で表されます 2。ある物質のモル質量 (g/mol) の数値は、その物質の原子量、分子量、または式量の数値と同じになります。例えば、水の分子量は約18.0なので、水1 molの質量（モル質量）は約18.0 g/molです。同様に、塩化ナトリウムの式量は約58.5なので、塩化ナトリウム1 molの質量（モル質量）は約58.5 g/molです 75。
• 気体の標準状態 (standard state of gas): 気体の体積は温度と圧力によって大きく変化するため、比較の基準として標準状態が定められています。標準状態とは、温度が0℃ (273.15 K)、圧力が 1.013×105Pa (1 atm) の状態を指します。
• モル体積 (molar volume): 標準状態において、種類に関わらず全ての気体 1 mol が占める体積は約22.4 L です 2。これを気体のモル体積といい、単位は L/mol で表されます。

これらの関係を用いることで、物質の質量や気体の体積から物質量を求めたり、逆に物質量から質量や気体の体積を求めたりすることができます。例えば、標準状態で50 mLの気体があった場合、その物質量は 50×10−3L÷22.4L/mol≈2.2×10−3mol と計算できます 75。

化学反応式とその量的関係

化学変化を化学式を用いて表したものを化学反応式 (chemical equation) といいます 2。化学反応式は、反応に関与した物質（反応物）と生成した物質（生成物）の種類だけでなく、それらの間の量的な関係も示します。

• 化学反応式の係数 (coefficient): 化学反応式中の各化学式の前に書かれる数字を係数といいます。係数は、反応する物質と生成する物質の物質量 (mol) の比を表します。また、反応物と生成物が全て気体の場合、同温・同圧においては体積の比も表します。 例えば、水素と酸素から水が生成する反応は、次のように表されます。 2H2​+O2​→2H2​O この式の係数から、水素分子2 mol と酸素分子1 mol が反応して、水分子2 mol が生成することがわかります 75。
• 化学反応の量的関係 (stoichiometry): 化学反応式の係数比を利用して、反応物や生成物の量を計算することを化学反応の量的関係（ストイキオメトリー）といいます。例えば、上記の反応で標準状態で44.8 Lの水素ガスが完全に反応した場合、反応する酸素ガスの物質量や生成する水の質量を計算することができます 75。
  1. 水素ガスの物質量: 44.8L÷22.4L/mol=2.0mol
  2. 反応する酸素ガスの物質量: 水素と酸素の係数比は2:1なので、2.0mol×(1/2)=1.0mol
  3. 生成する水の物質量: 水素と水の係数比は2:2 (つまり1:1) なので、2.0mol
  4. 生成する水の質量: 水のモル質量は約18 g/molなので、2.0mol×18g/mol=36g

化学反応式の係数は、単に反応の前後で原子の種類と数を合わせる（質量保存の法則を満たす）ためだけでなく、反応に関与する物質の「物質量の比」という極めて重要な情報を提供しています。この理解は、実験で必要な試薬の量を計算したり、反応で得られる生成物の量を予測したりする上で不可欠です。

表6: 物質量に関連する重要な関係式

2. 酸と塩基

酸っぱい味がするレモン汁や食酢、石鹸水のようにぬるぬるするものは、それぞれ酸性、塩基性という性質を持っています。これらの性質の元となるのが酸と塩基です。

酸・塩基の定義

酸と塩基の定義には、歴史的にいくつかの考え方があります。

• アレニウスの定義 (Arrhenius definition):
  • 酸 (acid): 水に溶けて水素イオン (H+) を生じる物質 2。例えば、塩化水素 (HCl) は水に溶けると H+ と Cl− に電離するので酸です。 HCl→H++Cl−
  • 塩基 (base): 水に溶けて水酸化物イオン (OH−) を生じる物質 2。例えば、水酸化ナトリウム (NaOH) は水に溶けると Na+ と OH− に電離するので塩基です。 NaOH→Na++OH− アレニウスの定義は直感的でわかりやすいですが、水溶液中での反応に限定されるという制約があります。
• ブレンステッド・ローリーの定義 (Brønsted-Lowry definition):
  • 酸 (acid): 相手の物質に水素イオン (H+、陽子、プロトンともいう) を与えることができる物質 2。
  • 塩基 (base): 相手の物質から水素イオン (H+) を受け取ることができる物質 2。 この定義によると、例えばアンモニア (NH3​) は、OH− を持っていませんが、水溶液中で水から H+ を受け取ってアンモニウムイオン (NH4+​) になるため、塩基として働きます。 NH3​+H2​O⇌NH4+​+OH− また、水 (H2​O) は、相手によっては H+ を与える酸として働くことも、H+ を受け取る塩基として働くこともできる両性物質です。ブレンステッド・ローリーの定義は、アレニウスの定義では説明できなかった気体反応（例: HCl(気)+NH3​(気)→NH4​Cl(固) 64）や、水以外の溶媒中での反応も酸・塩基反応として捉えることができる、より広範な定義です。化学の概念が、より多くの現象を説明できるように発展・洗練されていく過程の一例と言えます。

酸・塩基の強弱と電離度

酸や塩基が水に溶けたときに、どれだけ水素イオンや水酸化物イオンを生じるか（電離するか）の度合いによって、酸・塩基の強弱が決まります。

• 電離度 (α): 電解質（水に溶けてイオンを生じる物質）が水に溶けた全物質量に対して、そのうち電離している物質量の割合を示します (0<α≤1) 2。
• 強酸 (strong acid) / 強塩基 (strong base): 水に溶けたときにほぼ完全に電離する酸や塩基のことです。電離度はほぼ1 ($ \alpha \approx 1$) に近いです 2。
  • 代表的な強酸: 塩酸 (HCl)、硫酸 (H2​SO4​)、硝酸 (HNO3​) 82
  • 代表的な強塩基: 水酸化ナトリウム (NaOH)、水酸化カリウム (KOH)、水酸化カルシウム (Ca(OH)2​)、水酸化バリウム (Ba(OH)2​) 82
• 弱酸 (weak acid) / 弱塩基 (weak base): 水に溶けたときに一部しか電離しない酸や塩基のことです。電離度は1よりもかなり小さいです 2。
  • 代表的な弱酸: 酢酸 (CH3​COOH)、炭酸 (H2​CO3​)、リン酸 (H3​PO4​) 82
  • 代表的な弱塩基: アンモニア (NH3​) 82
• 価数 (valency): 酸1分子から生じる H+ の数、または塩基1分子が受け取ることができる H+ の数（あるいは生じる OH− の数）を価数といいます 2。
  • 1価の酸: HCl, CH3​COOH, HNO3​
  • 2価の酸: H2​SO4​, H2​CO3​
  • 1価の塩基: NaOH, KOH, NH3​
  • 2価の塩基: Ca(OH)2​, Ba(OH)2​

酸や塩基の反応性や水溶液の性質を理解する上で、この強弱の区別と電離の度合いは非常に重要です。

水素イオン濃度 (pH)

水溶液の酸性や塩基性の度合いを客観的に示す尺度として、水素イオン濃度 ([H+]) とそれに基づく pH (ピーエイチまたはペーハー) が用いられます。

• 水素イオン濃度 ([H+]): 水溶液 1 L 中に含まれる水素イオンの物質量 (mol) を表します。単位は mol/L です。[H+] が大きいほど酸性が強くなります。
• pH (水素イオン指数): 水素イオン濃度は非常に小さい値をとることが多いため、扱いやすいように対数を用いて表したものがpHです。次のように定義されます 2: pH=−log10​[H+]
• 液性との関係 (25℃において):
  • 酸性: [H+]>1.0×10−7mol/L、pH<7
  • 中性: [H+]=1.0×10−7mol/L、pH=7
  • 塩基性: [H+]<1.0×10−7mol/L、pH>7 82 純粋な水は25℃で中性であり、[H+]=[OH−]=1.0×10−7mol/L となっています。このとき、pH=7 です。
• pHの計算例: 例えば、0.010mol/L (1.0×10−2mol/L) の塩酸 (強酸なので電離度 α=1 とする) の場合、[H+]=1.0×10−2mol/L となるので、pH=−log10​(1.0×10−2)=2 となります 85。

pHは、環境問題（酸性雨など）、生物の体液の調整、食品の品質管理など、様々な分野で重要な指標として利用されています。

中和反応と塩

中和 (neutralization) とは、酸と塩基が反応して、互いの性質を打ち消し合う反応のことです 2。多くの場合、中和反応によって水 (H2​O) と塩 (えん, salt) が生成します。
例えば、塩酸 (HCl) と水酸化ナトリウム (NaOH) の中和反応は次のように表されます。
HCl+NaOH→NaCl+H2​O
この反応では、酸から生じる H+ と塩基から生じる OH− が結合して水 (H2​O) を作り、酸の陰イオン (Cl−) と塩基の陽イオン (Na+) が結合して塩である塩化ナトリウム (NaCl) を作ります。

• 塩 (salt): 酸の陰イオンと塩基の陽イオンとが結合してできた化合物の総称です。食卓塩の塩化ナトリウムも塩の一種です。
• 塩の種類:
  • 正塩 (normal salt): 中和反応によって、酸の H+ も塩基の OH− も完全に反応しきって水となり、塩の中に H も OH も残っていないものを正塩といいます。例: NaCl, K2​SO4​, CaCO3​。
  • 酸性塩 (acid salt): 多価の酸と塩基の中和で、酸の H+ が一部残った形でできた塩を酸性塩といいます 2。例: 炭酸水素ナトリウム (NaHCO3​)、硫酸水素ナトリウム (NaHSO4​)。酸性塩の水溶液が必ずしも酸性を示すとは限りません（例: NaHCO3​ 水溶液は弱塩基性）。
  • 塩基性塩 (basic salt): 多価の塩基と酸の中和で、塩基の OH− が一部残った形でできた塩を塩基性塩といいます。例: 塩化水酸化マグネシウム (MgCl(OH))。
• 塩の液性: 生成した塩を水に溶かしたとき、その水溶液が酸性、中性、塩基性のいずれを示すかは、元の酸と塩基の強弱の組み合わせによって決まります 4。
  • 強酸と強塩基からできた正塩 (例: NaCl, KNO3​): 水溶液は中性。
  • 強酸と弱塩基からできた正塩 (例: NH4​Cl, CuSO4​): 水溶液は酸性（弱塩基由来の陽イオンが加水分解するため）。
  • 弱酸と強塩基からできた正塩 (例: CH3​COONa, Na2​CO3​): 水溶液は塩基性（弱酸由来の陰イオンが加水分解するため）。
  • 弱酸と弱塩基からできた正塩 (例: CH3​COONH4​): 液性は元の酸と塩基の強さの程度による。
• 日常生活における中和の利用例:
  • 胃酸（主成分は塩酸）が出過ぎて胃がもたれるときに制酸剤（弱塩基性物質を含む）を飲むのは中和作用の利用です。
  • 酸性の土壌を改良するために石灰（酸化カルシウムや水酸化カルシウム、塩基性）をまくことがあります。
  • 魚の生臭さの成分（トリメチルアミンなど、塩基性）を消すためにレモン汁（クエン酸など、酸性）をかけることがあります 90。
  • トイレのアンモニア臭（塩基性）を消すために酸性の消臭剤が使われることがあります 90。
  • 使い捨てカイロは鉄粉が空気中の酸素と化学反応（酸化反応）して発熱します 93。これは中和反応ではありませんが、化学反応の応用例です。

中和反応は、酸や塩基の性質を調整したり、目的の塩を合成したり、水溶液のpHを精密に制御したりする上で、化学の様々な場面で利用される基本的な反応です。

中和滴定と指示薬

中和滴定 (neutralization titration) は、濃度が正確にわかっている酸または塩基の標準溶液を用いて、濃度が未知の塩基または酸の水溶液の濃度を精密に決定するための実験操作です 4。

• 操作の概要:
  1. 濃度未知の酸（または塩基）の溶液を一定量ホールピペットで正確に測り取り、コニカルビーカーに入れます。
  2. このコニカルビーカーに、pHの変化によって色が変化する指示薬 (indicator) を数滴加えます 94。
  3. 濃度既知の塩基（または酸）の標準溶液をビュレットに入れ、コニカルビーカー中の溶液に少しずつ滴下していきます。
  4. 指示薬の色が変化した点を中和点（当量点）とし、その時点までに滴下した標準溶液の体積を正確に読み取ります。
  5. 中和の量的関係の式（(酸の価数) × (酸の物質量) = (塩基の価数) × (塩基の物質量)）を用いて、未知試料の濃度を計算します。
• 主な使用器具:
  • ビュレット: 標準溶液を正確に滴下し、その体積を精密に読み取るためのガラス器具。
  • ホールピペット: 一定体積の溶液を正確に測り取るためのガラス器具。
  • コニカルビーカー (三角フラスコ): 反応容器。滴定中に振り混ぜやすい形状をしています。
  • メスフラスコ: 正確な濃度の標準溶液を調製するためのガラス器具。 94
• 代表的な指示薬とその変色域:
  • フェノールフタレイン溶液: pH 8.0 (無色) ～ pH 9.8 (赤色) 94。塩基性側で変色。
  • メチルオレンジ溶液: pH 3.1 (赤色) ～ pH 4.4 (黄色) 94。酸性側で変色。
  • BTB (ブロモチモールブルー) 溶液: pH 6.0 (黄色) ～ pH 7.6 (青色)。中性付近で緑色。
• 中和滴定曲線 (titration curve): 滴下した標準溶液の体積を横軸に、混合溶液のpHを縦軸にとってグラフにしたものです 94。中和点付近ではpHが急激に変化する部分が現れ、これを pHジャンプ といいます。指示薬は、その変色域がこのpHジャンプの範囲内に含まれるものを選ぶ必要があります。
  • 強酸を強塩基で滴定: pHジャンプはpH 4～10程度と広いため、フェノールフタレインもメチルオレンジも使用可能。中和点はpH 7。
  • 弱酸を強塩基で滴定: pHジャンプは塩基性側に偏り (例: pH 7～11)、中和点もpH > 7。フェノールフタレインが適する。
  • 強酸を弱塩基で滴定: pHジャンプは酸性側に偏り (例: pH 3～7)、中和点もpH < 7。メチルオレンジが適する。
  • 弱酸を弱塩基で滴定 (またはその逆): 明確なpHジャンプが見られないため、指示薬による中和点の判定は困難。 中和滴定曲線の形は、反応する酸と塩基の強弱の組み合わせによって決まり、この情報が適切な指示薬の選択に不可欠です。

図解: 中和滴定の実験装置の図（ビュレット、ホールピペット、コニカルビーカーなど）。強酸－強塩基、弱酸－強塩基などの組み合わせにおける典型的な中和滴定曲線と、指示薬の変色域を重ねて示したグラフ 94。

表7: 代表的な酸と塩基

表8: 主なpH指示薬とその変色域

3. 酸化還元反応

私たちの身の回りでは、物質が燃えたり、金属が錆びたり、電池が電気を発生したりと、様々な化学変化が起きています。これらの多くは酸化還元反応 (oxidation-reduction reaction、レドックス反応ともいう) と呼ばれる種類の反応です。

酸化・還元の定義

酸化と還元は、歴史的にいくつかの定義が提唱されてきましたが、最も広義で普遍的なのは電子の授受に基づく定義です。

• 酸素による定義 (狭義):
  • 酸化 (oxidation): 物質が酸素原子 (O) と化合すること 2。例: 銅 (Cu) が燃焼して酸化銅 (CuO) になる反応 (2Cu+O2​→2CuO)。
  • 還元 (reduction): 酸化物が酸素原子 (O) を失うこと 2。例: 酸化鉄 (Fe2​O3​) が一酸化炭素 (CO) によって還元されて鉄 (Fe) になる反応 (Fe2​O3​+3CO→2Fe+3CO2​)。
• 水素による定義 (主に有機化学で用いられる):
  • 酸化 (oxidation): 物質が水素原子 (H) を失うこと。
  • 還元 (reduction): 物質が水素原子 (H) と化合すること。
• 電子による定義 (広義・最も一般的):
  • 酸化 (oxidation): 原子、分子、またはイオンが電子 (e−) を失う変化 2。
  • 還元 (reduction): 原子、分子、またはイオンが電子 (e−) を受け取る変化 2。

酸化と還元の同時性: ある物質が電子を失って酸化されるとき、必ず別の物質がその電子を受け取って還元されます。つまり、酸化反応と還元反応は常に同時に起こります 99。どちらか一方だけが起こることはありません。

酸素の授受による定義は直感的ですが、酸素が関与しない多くの反応（例: Cu+Cl2​→CuCl2​）を説明できません。電子の授受による定義は、これらの反応も含めて統一的に酸化還元反応を理解することを可能にします。

酸化数

複雑な化学反応において、どの原子が酸化され、どの原子が還元されたのかを明確に判断するために便利なのが酸化数 (oxidation number) という概念です。酸化数は、化合物中の各原子に割り当てられる形式的な電荷のようなもので、以下のルールに従って決定されます 4。

1. 単体中の原子の酸化数は 0 とする。 (例: O2​ 中のO原子、Fe中のFe原子の酸化数は0)
2. 化合物中の水素原子 (H) の酸化数は、原則として +1 とする。ただし、金属水素化物 (例: NaH) 中のH原子の酸化数は -1 とする。
3. 化合物中の酸素原子 (O) の酸化数は、原則として -2 とする。ただし、過酸化物 (例: H2​O2​) 中のO原子の酸化数は -1 とする。
4. 単原子イオンの酸化数は、そのイオンの電荷に等しい。 (例: Na+ の酸化数は+1、Cl− の酸化数は-1、Fe3+ の酸化数は+3)
5. 化合物を構成する各原子の酸化数の総和は 0 とする。
6. 多原子イオンを構成する各原子の酸化数の総和は、そのイオン全体の電荷に等しい。 (例: SO42−​ では、Sの酸化数 + (Oの酸化数 × 4) = -2)

これらのルールを用いることで、例えば KMnO4​ (過マンガン酸カリウム) 中のMnの酸化数は、Kが+1、Oが-2であることから、(+1)+x+(−2×4)=0 より x=+7 と求められます。

酸化・還元と酸化数の変化:
ある原子が酸化されると、その原子の酸化数は増加します。逆に、ある原子が還元されると、その原子の酸化数は減少します 4。この酸化数の変化を調べることで、電子の授受が直接見えにくい反応でも、酸化還元反応であるかどうか、またどの原子が酸化され還元されたかを判断できます。

酸化剤と還元剤

酸化還元反応において、他の物質を酸化する働きを持つ物質を酸化剤 (oxidizing agent)、他の物質を還元する働きを持つ物質を還元剤 (reducing agent) といいます。

• 酸化剤: 相手の物質から電子を奪って酸化し、自身は電子を受け取って還元される物質です 2。
  • 代表的な酸化剤: 過マンガン酸カリウム (KMnO4​)、二クロム酸カリウム (K2​Cr2​O7​)、濃硝酸 (HNO3​)、希硝酸 (HNO3​)、熱濃硫酸 (H2​SO4​)、ハロゲン単体 (Cl2​,Br2​,I2​)、酸素 (O2​)、オゾン (O3​)、過酸化水素 (H2​O2​)。
• 還元剤: 相手の物質に電子を与えて還元し、自身は電子を失って酸化される物質です 2。
  • 代表的な還元剤: 硫化水素 (H2​S)、二酸化硫黄 (SO2​)、シュウ酸 (H2​C2​O4​)、ヨウ化カリウム (KI)、鉄(II)イオン (Fe2+)、スズ(II)イオン (Sn2+)、金属単体 (Na, Mg, Zn, Feなど)、水素 (H2​)、一酸化炭素 (CO)。
  • 例え話: 乾燥剤が相手の湿り気を取り除いて自分自身は湿っていくように、還元剤は相手を還元させて（電子を与えて）自分自身は酸化されます（電子を失います）97。

半反応式 (half-reaction): 酸化剤や還元剤が、実際にどのように電子を受け取ったり失ったりするかを示したイオン反応式を半反応式といいます 2。
例えば、酸性水溶液中での過マンガン酸カリウム (KMnO4​) の酸化剤としての働きは、以下の半反応式で表されます。
MnO4−​+8H++5e−→Mn2++4H2​O
この式は、MnO4−​ イオン1個が電子5個を受け取って Mn2+ イオンに還元されることを示しています。
一方、シュウ酸 (H2​C2​O4​) の還元剤としての働きは、
H2​C2​O4​→2CO2​+2H++2e−
と表され、H2​C2​O4​ 1分子が電子2個を失って酸化されることを示しています。
酸化還元反応全体の反応式は、これらの半反応式を組み合わせて、授受される電子の数が等しくなるようにして作られます。

イオン化傾向と電池

金属が水溶液中で電子を失って陽イオンになろうとする性質の強弱をイオン化傾向 (ionization tendency) といいます 2。イオン化傾向の大きな金属ほど陽イオンになりやすく、つまり酸化されやすい（還元剤として働きやすい）といえます。主な金属のイオン化傾向の順序は次の通りです（イオン化傾向大 ← 左から右へ → イオン化傾向小）。
Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au
(H)は水素を表し、これより左にある金属は、希酸（塩酸や希硫酸など）と反応して水素ガスを発生します。
このイオン化傾向の差を利用した装置が電池 (battery) です。電池は、酸化還元反応に伴う化学エネルギーを電気エネルギーとして取り出す装置です 100。

• ダニエル電池 (Daniell cell): 代表的な化学電池の一つで、亜鉛板を硫酸亜鉛 (ZnSO4​) 水溶液に、銅板を硫酸銅(II) (CuSO4​) 水溶液に浸し、両水溶液を素焼き板やセロハン膜、あるいは塩橋で仕切った構造をしています 100。
  • 負極 (anode): イオン化傾向の大きい亜鉛 (Zn) 板が電子を放出して亜鉛イオン (Zn2+) として溶け出します（酸化反応）。 Zn→Zn2++2e−
  • 正極 (cathode): 負極で放出された電子が導線を通って銅 (Cu) 板に移動し、硫酸銅(II)水溶液中の銅イオン (Cu2+) がこの電子を受け取って銅原子 (Cu) として析出します（還元反応）。 Cu2++2e−→Cu
  • 全体の反応: Zn+Cu2+→Zn2++Cu
  • 素焼き板・塩橋の役割: 両極の溶液が直接混合するのを防ぎつつ、イオンを通過させることで溶液全体の電気的な中性を保ち、電流が流れ続けるようにします 105。負極側では陽イオン (Zn2+) が増え、正極側では陰イオン (SO42−​) が相対的に過剰になるため、塩橋中の陽イオンが正極側へ、陰イオンが負極側へ移動することで電荷の偏りを解消します。
  • 起電力: ダニエル電池の起電力（電圧）は約1.1Vです 109。 イオン化傾向の差が大きいほど、電池の起電力は大きくなる傾向があります。ダニエル電池は、ボルタ電池の欠点であった分極（正極表面に水素ガスが発生し、反応を妨げる現象）を起こしにくい実用的な電池として開発されました。

図解: ダニエル電池の構造図。セパレーター（素焼き板または塩橋）で仕切られた二つのビーカー（または一つの容器）。一方に亜鉛板と硫酸亜鉛水溶液、もう一方に銅板と硫酸銅(II)水溶液。導線で両極板を豆電球などにつなぐ。電子の流れ（亜鉛板→導線→銅板）、電流の向き（銅板→導線→亜鉛板）、各電極での反応、素焼き板や塩橋を通るイオンの移動の様子を矢印で示す。

身の回りの酸化還元反応

酸化還元反応は、実験室だけでなく、私たちの日常生活や自然界の至る所で見られます。

• 金属の腐食 (corrosion of metals): 鉄が雨や空気中の酸素、水分と反応して赤褐色の錆（酸化鉄）を生じるのは、鉄が酸化される代表的な例です 96。アルミニウム製品の表面は、空気中の酸素と反応して緻密な酸化アルミニウム (Al2​O3​) の保護皮膜を作り、内部の腐食を防いでいます（不動態の一種）。
  • ブリキとトタン: 鉄の腐食を防ぐために、表面に別の金属をめっきすることがあります。鉄板にスズ (Sn) をめっきしたものをブリキ、亜鉛 (Zn) をめっきしたものをトタンといいます 111。ブリキに傷がつき鉄が露出すると、鉄よりイオン化傾向の小さいスズが鉄の酸化を促進するため、鉄が先に錆びます。一方、トタンに傷がつき鉄が露出すると、鉄よりイオン化傾向の大きい亜鉛が先に酸化されて溶け出し（犠牲陽極）、鉄本体の腐食を防ぎます。
• 漂白剤 (bleach): 衣類のシミや黄ばみの原因となる色素を、酸化または還元することによって分解し、無色の物質に変えることで漂白効果を示します 114。
  • 酸化型漂白剤: 次亜塩素酸ナトリウム (NaClO) を主成分とする塩素系漂白剤や、過炭酸ナトリウムや過酸化水素 (H2​O2​) を主成分とする酸素系漂白剤があります。これらは色素を酸化して分解します。
  • 還元型漂白剤: 二酸化チオ尿素などを主成分とし、色素を還元して脱色します。鉄さびなど、酸化型では落ちにくい汚れに有効な場合があります。
• 燃焼 (combustion): 物質が酸素と激しく反応し、多量の熱と光を発生する現象で、これも急速な酸化反応の一種です 96。例えば、メタン (CH4​) の燃焼は、CH4​+2O2​→CO2​+2H2​O という酸化還元反応です。
• その他:
  • 食品の変質: 食品が空気中の酸素によって酸化されると、風味や栄養価が低下したり、変色したりします（例: 油の酸化、リンゴの褐変）。
  • 呼吸: 生物が酸素を取り込み、栄養分（グルコースなど）を酸化してエネルギーを得る過程も酸化還元反応です。
  • 光合成: 植物が光エネルギーを利用して二酸化炭素と水から有機物（グルコースなど）と酸素を合成する過程で、二酸化炭素が還元され、水が酸化されます 99。
  • 使い捨てカイロ: 鉄粉が空気中の酸素と反応して酸化される際に発生する熱を利用しています 93。

このように、酸化還元反応は、物質の生成や分解、エネルギー変換など、自然界や人間社会の様々な場面で中心的な役割を担っています。

表9: 主な酸化剤と還元剤

表10: 金属のイオン化傾向

イオン化傾向 (大 → 小):
Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

(注: 反応性は条件によっても変わります。この表は一般的な傾向を示すものです。)

第3部：化学基礎の学習を深めるために

化学基礎の学習を進める中で、似たような用語や概念が出てきて混乱したり、多くの事柄を覚えるのに苦労したりすることがあるかもしれません。ここでは、そうしたつまずきやすいポイントを整理し、学習を助けるためのヒントを提供します。

1. 混同しやすい重要用語の整理

化学基礎には、名前が似ていたり、関連性が深いために混同しやすい用語がいくつかあります。これらの違いを明確に理解することが、正確な知識の定着につながります。

• 単体と元素 (Simple substance vs. Element):
  • 解説: この二つの用語は、化学を学び始めたばかりの人が特につまずきやすいポイントです。「単体」とは、実際に存在する「物質そのもの」を指します。例えば、私たちが呼吸する酸素ガス (O2​) や、金属の鉄 (Fe) は単体です。一方、「元素」とは、物質を構成している基本的な「成分の種類」や「原子の種類」を指します 4。例えば、水 (H2​O) は、水素という元素と酸素という元素からできています。この場合の酸素は、単体の酸素ガスとは異なる概念です。
  • ポイントの見分け方: 文脈で判断することが重要です。「水は水素と酸素からできている」という文の「酸素」は元素を指し、「空気中には酸素と窒素が含まれる」という文の「酸素」は単体である酸素ガス (O2​) を指すのが一般的です。また、「ダイヤモンドは炭素からできている」という場合の「炭素」は元素を指し、「鉛筆の芯は黒鉛（炭素）でできている」という場合の「黒鉛（炭素）」は単体を指します。
  • 関連資料: 4
• イオン化エネルギーと電気陰性度 (Ionization energy vs. Electronegativity):
  • 解説: どちらも原子の電子に対する性質に関連する重要な概念ですが、意味合いが異なります。
    • イオン化エネルギー: 原子から電子を1個取り去って、1価の陽イオンにするために必要な最小のエネルギーのことです 2。つまり、原子がどれだけ電子を「失いにくいか」（あるいは「失いやすいか」）を示す指標です。この値が小さいほど、電子を失いやすく陽イオンになりやすいと言えます。
    • 電気陰性度: 2つの原子が共有結合を形成しているときに、それぞれの原子がその共有電子対を自分の方へ引き付ける強さの度合いを示す相対的な値です 2。つまり、原子が共有結合においてどれだけ電子を「引き付けたいか」を示す指標です。
  • 違いのポイント: イオン化エネルギーは、孤立した原子が電子を失う際のエネルギーの大きさを問題にするのに対し、電気陰性度は、原子が他の原子と結合している状態での、共有電子対に対する引力の強さを問題にします。
  • 関連資料: 4
• 同素体と同位体 (Allotrope vs. Isotope):
  • 解説: これらも名前が似ていて混同しやすい用語です。
    • 同素体: 同じ元素からできている単体どうしで、原子の配列や結合の仕方が異なるために、性質が異なる物質群のことです 2。例えば、炭素 (C) の同素体には、ダイヤモンド、黒鉛（グラファイト）、フラーレン、カーボンナノチューブなどがあります。また、酸素 (O) の同素体には、酸素ガス (O2​) とオゾン (O3​) があります。
    • 同位体: 同じ元素（つまり原子番号が同じで陽子の数が同じ）でありながら、中性子の数が異なるために質量数が異なる原子同士のことです 2。例えば、水素 (H) には、質量数1の軽水素 (1H)、質量数2の重水素 (2H、Dとも書く)、質量数3の三重水素 (3H、Tとも書く) という同位体が存在します。これらは化学的性質はほぼ同じです。
  • ポイントの見分け方: 「同素体」は同じ元素からできる「異なる種類の単体」を指し、「同位体」は同じ元素に属する「異なる種類の原子」を指します。
  • 関連資料: 2
• 溶解と融解 (Dissolution vs. Melting):
  • 解説: どちらも固体が液体になるように見える現象ですが、意味が異なります。
    • 溶解: ある物質（溶質）が、別の液体物質（溶媒）中に均一に混ざり合って溶液となる現象です。例えば、食塩が水に溶けて食塩水になるのが溶解です。
    • 融解: 固体が熱エネルギーを吸収して、液体状態に変化する物理変化（状態変化）のことです 2。例えば、氷がとけて水になるのが融解です。
  • ポイントの見分け方: 「溶解」は溶媒という他の物質が関与するのに対し、「融解」は単一の純物質が固体から液体へ状態を変えることを指します。

これらの用語の違いを意識して学習することで、より正確な化学の理解が深まります。

2. 覚えておくと便利な知識とテクニック

化学基礎では、多くの元素記号、化学式、反応、性質などを覚える必要があります。ここでは、暗記の助けとなる語呂合わせや学習のコツを紹介します。

• 周期表の元素の覚え方:
  • 原子番号1～20番まで: 「水兵（H, He）リーベ（Li, Be）僕（B, C, N, O）の船（F, Ne）、七曲り（Na, Mg, Al）シップス（Si, P, S）クラーク（Cl, Ar）か（K, Ca）」などが有名です 116。
  • 特定の族の覚え方:
    • 1族 アルカリ金属 (Hを除く): 「リッチ (Li) な (Na) 彼 (K) からルビー (Rb) をせしめて (Cs) フランス (Fr) へ」 117。
    • 2族 アルカリ土類金属 (Be, Mgを除く、これらも性質は似る): 「ベッド (Be) にもぐって (Mg) か (Ca) ぶったス (Sr) リッパば (Ba) ら (Ra) 色」 117。
    • 17族 ハロゲン: 「ふっ (F) くら (Cl) ブラ (Br) ジャー愛 (I) の跡 (At)」 117。
    • 18族 希ガス: 「変 (He) な (Ne) 姉 (Ar) ちゃん歩いて (Kr) くるよ、キセル (Xe) 咥えてランランラン (Rn)」 117。
  • ポイント: 語呂合わせは覚えるきっかけとして有効ですが、単に唱えるだけでなく、それぞれの元素記号と名称、そして周期表上の位置を関連付けて覚えることが重要です。
• イオン化傾向の覚え方:
  • 「(Li) (K) 貸 (Ca) そう (Na) か (Mg) な、ま (Al) あ (Zn) あ (Fe) て (Ni) に (Sn) する (Pb) な、(H) ひ (Cu) ど (Hg) す (Ag) ぎる (Pt) 借 (Au) 金」という語呂合わせがよく知られています 119。
  • ポイント: 水素 (H) を基準として、それよりもイオン化傾向が大きい（Hより左側）か小さい（Hより右側）かを意識することが、酸との反応などを理解する上で役立ちます。
• 炎色反応の覚え方:
  • 「リアカー (Li:赤) 無 (Na:黄) き K (K:紫) 村 (Cu:青緑) で、動力 (Ba:黄緑) に馬力 (Ca:橙赤) 借 (Sr:紅) ろうとするも、くれない」という語呂合わせがあります 121。
  • ポイント: 元素記号と炎の色を正確にセットで覚えることが大切です。特に、銅 (Cu) の青緑色とバリウム (Ba) の黄緑色のように、似た色合いのものは区別して覚えましょう 121。
• 化学式の書き方のコツ:
  • イオンからなる物質の組成式は、陽イオンと陰イオンの価数を考え、全体の電荷が0になるようにそれぞれのイオンの数を決めます。例えば、アルミニウムイオン (Al3+) と硫酸イオン (SO42−​) からなる硫酸アルミニウムは、Al2​(SO4​)3​ となります。
• 計算問題のコツ:
  • 単位を意識する: 計算過程で単位を一緒に記述することで、計算間違いを防いだり、求めるべき量の単位が何であるかを確認したりするのに役立ちます 123。
  • 有効数字に注意する: 問題文で与えられた数値の有効数字の桁数を確認し、計算結果も適切な桁数で答えるようにしましょう 4。
• ノートのまとめ方のコツ:
  • 図や表を活用する: 複雑な概念や多くの情報を整理する際には、図や表を積極的に活用すると視覚的に理解しやすくなります 124。
  • 自分の言葉で書き直す: 教科書や参考書の内容を丸写しするのではなく、一度自分で理解した上で、自分の言葉でまとめ直すことで記憶に残りやすくなります 124。
  • コンセプトマップの活用: 中心となる概念から関連する用語や事柄を線で結びつけて図式化するコンセプトマップは、知識の全体像を把握し、項目間の関連性を理解するのに有効です 125。

これらのテクニックを参考に、自分に合った学習方法を見つけてみてください。

3. 化学基礎：よくある質問とワンポイント解説

化学基礎を学ぶ中で、多くの生徒さんが疑問に思ったり、つまずいたりするポイントがあります。ここでは、代表的な質問とその解説をQ\&A形式で紹介します。これらのポイントを理解することで、化学基礎の学習がよりスムーズに進むでしょう。

• Q1: なぜ希ガス（18族元素）は化学的に安定していて、他の原子とほとんど結合しないのですか？
  • A1: 希ガス原子の最も外側の電子殻（最外殻）は、ヘリウム (He) の場合はK殻に2個の電子、その他の希ガス (Ne, Arなど) の場合はL殻やM殻などに8個の価電子（オクテット）で満たされた「閉殻」という非常に安定な電子配置をとっています 91。この安定な電子配置を壊して電子を失ったり、新たに電子を受け入れたりすることはエネルギー的に不利なため、他の原子と結合して化合物を形成しにくいのです。
• Q2: イオン化エネルギーが小さいと陽イオンになりやすく、電気陰性度が大きいと陰イオンになりやすいのはなぜですか？
  • A2: イオン化エネルギーは、「原子から電子を1個取り去るのに必要なエネルギー」です 2。このエネルギーが小さいということは、少ない力で電子を引き離せる、つまり電子を失いやすいことを意味します。電子を失うと陽イオンになるので、イオン化エネルギーが小さい原子ほど陽イオンになりやすいのです 4。 一方、電気陰性度は、「共有結合している原子が共有電子対を引き付ける強さの度合い」です 2。この値が大きい原子は、電子を引き付ける力が強く、電子を受け取って最外殻を安定な閉殻構造（オクテットなど）にしようとする傾向が強いため、陰イオンになりやすいのです。
• Q3: 化学反応式を書くとき、なぜ係数を合わせて原子の数を反応の前後で同じにする必要があるのですか？
  • A3: これは質量保存の法則に基づいています。化学反応では、原子が組み変わるだけで、原子そのものが新しくできたり、なくなったり、別の種類の原子に変わったりすることはありません。したがって、反応に関与した全ての原子の種類と数は、反応の前後で必ず等しくなければなりません。化学反応式の係数は、この原子の数が保存されるように調整するためのものです 4。
• Q4: 中和滴定で、指示薬の色が変化した点を中和点（当量点）とするのはなぜですか？
  • A4: 中和反応では、酸と塩基が過不足なく反応した点を中和点（当量点）といいます。この中和点付近では、加えた酸または塩基のわずかな量に対して、溶液のpHが急激に大きく変化します（これをpHジャンプといいます）。指示薬は、特定のpH範囲（変色域）で色が変化する物質です。適切な指示薬（その変色域がpHジャンプの範囲内にあるもの）を用いれば、pHジャンプに伴う色の変化を観察することで、中和点に達したことを視覚的に知ることができるためです 94。
• Q5: 酸化還元反応の実験で、過マンガン酸カリウム水溶液などを使うときに、硫酸酸性にすることが多いのはなぜですか？
  • A5: 過マンガン酸カリウム (KMnO4​) のような一部の酸化剤は、酸性条件下でより強い酸化力を示す性質があるためです。また、反応溶液を酸性にするために加える酸として硫酸 (H2​SO4​) がよく用いられるのは、硫酸自身が酸化還元反応を起こしにくく（不揮発性で安定）、反応に余計な影響を与えにくいからです。塩酸 (HCl) は還元剤として働く場合があり、硝酸 (HNO3​) は自身が酸化剤として働く場合があるため、これらの酸は酸化還元滴定の酸性条件を作るのには一般的に適していません 4。
• Q6: 物質量 (mol) の考え方がよくわかりません。
  • A6: 原子や分子は非常に小さく軽いため、1個や2個といった単位で扱うのは現実的ではありません。そこで、鉛筆12本を1ダースと呼ぶように、非常にたくさんの粒子を「ひとまとまり」として数えるための単位がモル (mol) です。具体的には、6.02×1023 個の粒子の集まりを 1 mol と定義します。この 6.02×1023 という数をアボガドロ定数といいます。モルを使うことで、目に見えない粒子の世界と、私たちが実験で扱う質量 (g) や気体の体積 (L) とを結びつけて考えることができるようになります 4。
• Q7: 化学反応式の前につける大きな数字（係数）と、化学式の中や右下についている小さな数字（添え字）の違いは何ですか？
  • A7: 化学式の前につける大きな数字（係数）は、その化学式で表される粒子（原子、分子、イオンなど）が「何個（または何モル）反応に関与するか」という数の比率を示します。例えば、2H2​O は水分子が2個（または2モル）あることを意味します。 一方、化学式の元素記号の右下についている小さな数字（添え字）は、その化学式で表される1つの粒子の中に、その原子が「何個含まれているか」という構成原子の数を示します。例えば、H2​O の「2」は、水分子1個の中に水素原子が2個含まれていることを意味します 4。

化学基礎でつまずきやすいポイントの多くは、モルやイオン化エネルギーといった目に見えない抽象的な概念を具体的にイメージすることの難しさや、酸化還元の定義のように複数の定義やルールが存在することによる混乱に起因することが多いようです。用語の字面だけでなく、その意味や背景、そして他の概念との関連性を意識しながら学習を進めることが大切です。例え話や図、モデルなどを活用し、自分の言葉で説明できるようになることを目指しましょう 127。

おわりに

化学基礎の学習の継続と発展への励まし

この「化学基礎 重要用語マスターガイド」では、化学基礎で学ぶ上で特に重要となる基本的な用語や概念について解説してきました。一つ一つの用語の意味を正確に理解し、それらが互いにどのように関連しているのかを把握することは、化学という学問の面白さや奥深さを知るための第一歩です。

化学基礎で身につけた知識や考え方は、より専門的な化学（高等学校の「化学」）の学習へと繋がるだけでなく、物理学、生物学、地学といった他の理科分野、さらには医学、薬学、工学、農学など、様々な学問分野を学ぶ上での重要な土台となります 1。

また、化学の知識は、私たちの日常生活や現代社会が抱える様々な問題（例えば、新しいエネルギーの開発、地球環境問題の解決、医療技術の進歩など）を理解し、それらに科学的に向き合っていくためにも不可欠です 128。

この資料が、皆さんの化学基礎の学習の一助となり、化学という学問に対する興味・関心を一層深めるきっかけとなることを心から願っています。化学の世界は広大で、探求すればするほど新しい発見と感動があります。このガイドを足がかりとして、ぜひ主体的に学びを深めていってください。

引用文献

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   理科

   高等学校学習指導要領分析

   大学受験の予備校・塾 河合塾, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.kawai-juku.ac.jp/highschool/analysis/science/chemistry/

2. 高校化学基礎〈基礎中の基礎〉重要語句単語カード

   Quizlet, 5月 25, 2025にアクセス、 https://quizlet.com/jp/510646585/%E9%AB%98%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E4%B8%AD%E3%81%AE%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E9%87%8D%E8%A6%81%E8%AA%9E%E5%8F%A5-flash-cards/

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15. 化学基礎 定期テスト対策【物質の構成粒子】価電子の説明がよくわかりません。, 5月 25, 2025にアクセス、 https://benesse.jp/kyouiku/teikitest/kou/science/basic_chemistry/k00530.html
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49. 【中学生必見！！】～粒子・原子・分子の考え方～ - サクナビ-受験情報・テスト対策・学習内容解説created by個別指導サクラサクセス, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.sakusakura.jp/column_blog/archives/779
50. 分子の形【改】｜化学の大村 @私立中高一貫校 化学科教員 - note, 5月 25, 2025にアクセス、 https://note.com/kagakunooomura/n/n5816a9059d76

51. 【高校化学基礎】「分子の形」

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-8873/sections-8997/lessons-9010/

52. 共有結合【高校化学】～化学結合＃７ - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=duhUrOZPzsk\&pp=0gcJCdgAo7VqN5tD
53. 1月 1, 1970にアクセス、 https://kimika.net/r3kinzokuketugou.html

54. 【高校化学基礎】「金属結合とは」

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-8873/sections-9025/lessons-9034/

55. 金属結合とは（例・特徴・金属結晶・立方格子） - 理系ラボ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://rikeilabo.com/metalic-bond
56. 金属結合【高校化学】～化学結合＃15 - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=dZ5qvR5Glew
57. 分子間力（水素結合・ファンデルワールス力・沸点のグラフなど …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/r3bunshikanryoku.html
58. kimika.net, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/ir3bunshikanryoku.html#:~:text=%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B-,%E5%88%86%E5%AD%90%E5%86%85%E3%81%A7%E3%81%AE%E9%9B%BB%E8%8D%B7%E3%81%AE%E5%81%8F%E3%82%8A%E3%81%8C%E5%8E%9F%E5%9B%A0%E3%81%A8,%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B%E3%81%A8%E3%81%84%E3%81%86%E3%80%82\&text=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B%E3%81%AF,%EF%BC%89%E3%80%91%E3%81%84%E5%8A%9B%E3%81%A7%E3%81%82%E3%82%8B%E3%80%82\&text=%EF%BC%9A%E3%80%90%EF%BC%91%E3%80%91%E5%BC%B1-,%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B%E3%81%AF%E4%BB%96%E3%81%AE%E5%8C%96%E5%AD%A6%E7%B5%90%E5%90%88%E3%82%92,%E3%81%AB%E5%BC%B1%E3%81%84%E5%8A%9B%E3%81%A7%E3%81%82%E3%82%8B%E3%80%82

59. 【高校化学】「分子間力とは」

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9234/sections-9235/lessons-9240/

60. 分子間力【高校化学・化学基礎一問一答】 - 化学のグルメ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/ir3bunshikanryoku.html
61. 高校化学 化学結合 - Wikibooks, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6_%E5%8C%96%E5%AD%A6%E7%B5%90%E5%90%88
62. 結合の種類｜株式会社 アダマス（公式ホームページ）, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.adamas-japan.co.jp/smarts/index/130/
63. 1月 1, 1970にアクセス、 https://kimika.net/r3kagakukessyo.html
64. 化学講座 第14回：酸と塩基(1), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.sidaiigakubu.com/examination-measure/chemistry/14/

65. 【高校化学】「物質の結合と融点」

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9234/sections-9235/lessons-9244/point-2/

66. 化学講座 第9回：共有結合性結晶と分子性物質

    私立・国公立大学 …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.sidaiigakubu.com/examination-measure/chemistry/09/

67. 【高校化学基礎】「炭素の共有結合の結晶」

    映像授業のTry IT …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-8873/sections-8997/lessons-9014/

68. 分子結晶（例・特徴・融点・電気伝導性・柔らかい理由など）

    化学のグルメ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/r3bunshikesyo.html

69. www.shinko-keirin.co.jp, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.shinko-keirin.co.jp/keirinkan/kori/fukukyozai/chem/img/01_03.pdf
70. 金属結晶まとめ - 理系ラボ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://rikeilabo.com/metal-crystal

71. 【高校化学】「金属結晶のまとめ」

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9234/sections-9359/lessons-9368/point-2/

72. 化基317 高校化学基礎 新訂版 - 高等学校 教科書・副教材, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.jikkyo.co.jp/mokuji/17000020.html
73. 高等学校 化学基礎 - Wikibooks, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E7%AD%89%E5%AD%A6%E6%A0%A1_%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%9F%BA%E7%A4%8E

74. 高校化学基礎の勉強法のわからないを5分で解決

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/k/science_chemistry_basis/

75. 【高校化学の基礎！】mol計算の基礎と応用を東大生が徹底解説 …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.toudain.com/entry/high-school-chemistry-basics-mol-calculation-application
76. www.try-it.jp, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9049/sections-9066/lessons-9067/#:~:text=%E3%80%8C%E7%89%A9%E8%B3%AA%E9%87%8F%E3%80%8D%E3%81%AF%E3%80%81mol%E3%81%A7%E8%A1%A8%E3%81%97%E3%81%9F%E7%89%A9%E8%B3%AA%E3%81%AE%E9%87%8F\&text=%E3%80%8C1mol%E3%81%AE%E2%97%8B%E2%97%8B%E3%80%8D%E3%82%84,%E3%81%AB%E9%87%8D%E8%A6%81%E3%81%AA%E8%80%83%E3%81%88%E6%96%B9%E3%81%A7%E3%81%99%E3%80%82
77. 高等学校化学基礎/物質量 - Wikibooks, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E7%AD%89%E5%AD%A6%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%9F%BA%E7%A4%8E/%E7%89%A9%E8%B3%AA%E9%87%8F
78. 【化学基礎】世界一わかりやすいモルの話【化学解説】【授業動画】 - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=b5IiqSqRDLI
79. Ⅰ-4 生化学実験に用いる単位と量（演習）（付） モル, 5月 25, 2025にアクセス、 http://biores.mizubasyou.com/tan-i4.html
80. 粒 子, 5月 25, 2025にアクセス、 http://www.edu.pref.kagoshima.jp/research/result/kiyou/nennjibetu/h20/h21-kyouka/pdf/p28rika.pdf
81. ja.wikibooks.org, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E7%AD%89%E5%AD%A6%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6I/%E9%85%B8%E3%81%A8%E5%A1%A9%E5%9F%BA%E3%81%AE%E5%8F%8D%E5%BF%9C#:~:text=%E3%80%8C%E9%85%B8%E3%81%A8%E3%81%AF%E3%80%81%E6%B0%B4%E3%81%AB,%E3%82%92%E7%94%9F%E3%81%98%E3%82%8B%E7%89%A9%E8%B3%AA%E3%81%A7%E3%81%82%E3%82%8B%E3%80%82%E3%80%8D
82. 高等学校化学I/酸と塩基の反応 - Wikibooks, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E7%AD%89%E5%AD%A6%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6I/%E9%85%B8%E3%81%A8%E5%A1%A9%E5%9F%BA%E3%81%AE%E5%8F%8D%E5%BF%9C

83. 化学のグルメ

    高校化学・化学基礎の学習サイト, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/

84. 強酸・弱酸・強塩基・弱塩基（違い・覚え方・一覧など）

    化学のグルメ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/r4sanenkitsuyosa.html

85. 【pH計算】定義から公式、求め方、希釈や混合が絡む問題など …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/phkeisan_s.html

86. 【高校化学基礎】「ｐH」(練習編)

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9049/sections-9140/lessons-9145/practice-3/

87. 化学反応式一覧

    化学のグルメ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/hannoichiran.html

88. 中学生・高校生が覚えておくべき化学反応式の一覧（分解、酸化、還元、化合 - 学びサジェスト, 5月 25, 2025にアクセス、 https://gakusyu.live/2024/07/19/kagakuhannosiki/
89. 「まぜるな危険」の理由とは？, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.shinko-keirin.co.jp/keirinkan/pr/risukeirin/pdf/no011_07.pdf
90. 「中和」ってどんな反応？ 基本の考え方を分かりやすく解説。日常の身近な例も【親子でプチ科学】, 5月 25, 2025にアクセス、 https://hugkum.sho.jp/532536

91. 化学基礎	化学のグルメ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/kiso.html

92. 習得した知識を用いた日常現象の探究による 理科の見方・考え方の育成 - 愛媛大学教育学部, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ed.ehime-u.ac.jp/kyoushoku/wp-content/uploads/2019/05/c5c65ddcb2a805797ba418fdefd733fa.pdf

93. 2章 酸と塩基

    ７０１ 化学基礎

    教科書単元リンク集・高等学校 - 東書Eネット - 東京書籍, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ten.tokyo-shoseki.co.jp/tangenl/kou/16625/18931/

94. 中和滴定（器具・指示薬・滴定曲線・グラフ・原理など）

    化学の …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/r4tyuwatekitei.html

95. 中和滴定と滴定曲線【高校化学】酸と塩基＃７ - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://m.youtube.com/watch?v=Rro2Zvs6Tpw\&pp=ygUTI-mFuOWMlumChOWFg-WMluWtpg%3D%3D
96. 酸化とは？還元とは？わかりやすく化学式を元に解説します！ - Lab BRAINS, 5月 25, 2025にアクセス、 https://lab-brains.as-1.co.jp/enjoy-learn/2023/05/46714/
97. 【知識ゼロ 無双】「酸化還元」はじめから丁寧に解説。初学者でも余裕で満点！【高校化学・化学基礎】酸化還元 - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://m.youtube.com/watch?v=bm3QHdciN8o\&pp=ygUTI-mFuOWMlumChOWFg-a7tOWumg%3D%3D

98. 【高校化学基礎】「酸化・還元と電子」

    映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9049/sections-9179/lessons-9180/point-2/

99. 酸化還元を活用した持続可能な農業の方法とは？, 5月 25, 2025にアクセス、 https://chibanian.info/09122024-10/
100. ダニエル型電池【高校化学】酸化還元＃６ - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=jzQXvDFTpQ4

101. 【高校化学】「電池の仕組み」

     映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9383/sections-9431/lessons-9432/

102. 電池 - 酸化還元 - Chemist Eyes, 5月 25, 2025にアクセス、 https://chemist-eyes.com/lecture/redox_redpot02
103. 分析化学 11-酸化還元反応, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/aqua/contents/HisashiSatoh/3Edu/1AnalChem/AnalChem-11-OxRed.html

104. 酸化還元反応と生活－化学電池の構造－

     化学授業実践記録 … - 啓林館, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.shinko-keirin.co.jp/keirinkan/kou/science/kagaku-jissen_arch/201602/

105. 【高校化学】「ダニエル電池」

     映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9383/sections-9431/lessons-9436/

106. ダニエル電池 解説 仕組み 素焼き板 塩橋 標準電極電位 標準生成ギブズエネルギー 高校化学 エンジョイケミストリー 121102 - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=rJZYtY6wl5M
107. ダニエル電池 実験 素焼き板 塩橋 高校化学 エンジョイケミストリープラス 121152 - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=8ZqwDlfn6QM
108. 1月 1, 1970にアクセス、 https://www.chem.kindai.ac.jp/laboratory/physical%20chemistry/kobayashilab/sub5-1-2.htm
109. ダニエル電池（仕組み・各極の反応式・素焼き版・起電力など …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://kimika.net/rr1danierudenchi.html
110. 化学講座 第25回：電池①（ボルタの電池とダニエル電池）, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.sidaiigakubu.com/examination-measure/chemistry/25/index_2.php
111. 高校化学 遷移金属 - Wikibooks, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6_%E9%81%B7%E7%A7%BB%E9%87%91%E5%B1%9E

112. イオン化傾向とは（覚え方・電池・金属と腐食・大きさの表）

     理系ラボ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://rikeilabo.com/ionization-tendency

113. zukai-kikenbutu.com, 5月 25, 2025にアクセス、 https://zukai-kikenbutu.com/buturikagaku/2-sanka-kangen.html#:~:text=%E9%85%B8%E5%8C%96%E3%81%A8%E9%82%84%E5%85%83%E3%81%AF%E3%80%81%E6%97%A5%E5%B8%B8,%E3%81%93%E3%82%8C%E3%81%AF%E9%82%84%E5%85%83%E5%8F%8D%E5%BF%9C%E3%81%A7%E3%81%99%E3%80%82
114. 漂白剤で洗濯物が白くなる理由、化学反応式について解説【高校生 …, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.rikelab.jp/post/4812.html
115. 酸化剤と還元剤の反応と電子の流れ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www1.iwate-ed.jp/09kyuu/tantou/kagaku/kagakukiso/kagakukiso%202/sapoto19.pdf
116. 元素記号をもとに化学式の覚え方をマスターしよう｜高校生／理科 - 家庭教師のアルファ, 5月 25, 2025にアクセス、 https://alpha-katekyo.jp/tips/tips155/
117. これで完璧！絶対に失敗しない周期表の覚え方 - 慶早進学塾, 5月 25, 2025にアクセス、 https://keio-waseda.jp/periodic-table/
118. 【暗記はインパクトが大事！】語呂合わせで覚える元素周期表 - 定額個別の櫻学舎, 5月 25, 2025にアクセス、 https://sakuragakusha.com/yamaguchi-0620-shukihyou/
119. www.try-it.jp, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9049/sections-9218/lessons-9219/#:~:text=%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3%E5%8C%96%E5%82%BE%E5%90%91%E3%81%AE%E8%A6%9A%E3%81%88%E6%96%B9,%E3%81%99%E3%82%8B%E3%81%AA%E3%81%B2%E3%81%A9%E3%81%99%E3%81%8E%E3%82%8B%E5%80%9F%E9%87%91%E3%80%8D\&text=%E3%81%95%E3%81%A6%E3%80%81%E3%81%93%E3%81%AE%E4%B8%80%E8%A6%A7%E3%81%AF%E4%BE%BF%E5%88%A9,%E4%BD%BF%E3%81%A3%E3%81%A6%E8%A6%9A%E3%81%88%E3%81%BE%E3%81%97%E3%82%87%E3%81%86%E3%80%82

120. 【高校化学基礎】「金属のイオン化傾向とは」

     映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-9049/sections-9218/lessons-9219/

121. 【高校化学基礎】「炎色反応とは」

     映像授業のTry IT (トライイット), 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.try-it.jp/chapters-8873/sections-8897/lessons-8906/

122. 【音声だけで基礎用語&出るポイントを復習】聞き流し化学基礎全まとめ - YouTube, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.youtube.com/watch?v=s9Px6n1pLKk
123. 【大学受験】化学の基本の勉強法と文理志望大別対策方法 - 駿台, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www2.sundai.ac.jp/column/benkyoho/chemistry-study-methods/
124. 【高校化学の勉強法】平均点超えを目指す定期テスト対策を現役教師が解説！, 5月 25, 2025にアクセス、 https://ways-sch.jp/method/56221
125. 学生のための創造的なコンセプトマップ20+例 - Boardmix, 5月 25, 2025にアクセス、 https://boardmix.com/jp/examples/concept-map/
126. 『初心者向け』コンセプトマップの作り方と例ーXmind, 5月 25, 2025にアクセス、 https://xmind.app/jp/blog/concept-map-tutorial/
127. ［化学］化学用語を覚えよう① - Educational Lounge, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.educational-lounge.com/?p=749
128. 886366 2018年 新教育課程 学習指導要領 ポイント解説（理, 5月 25, 2025にアクセス、 https://www.daiichi-g.co.jp/kyoka/skk/886366.pdf