中学2年生から学ぶ化学式、覚えなければならない元素記号や物質が多く、苦手に感じている方も多いのではないでしょうか。
そこで本記事では化学式とは一体何なのか、化学反応を式に表した化学反応式をわかりやすくかみ砕いて紹介します。
覚えておくべき化学式の一覧も紹介しますので、このページをブックマークして何度も見返すことをおすすめします。
化学式とは？
化学式は物質を「元素記号の組み合わせ」で表した式のことです。元素記号は原子をアルファベットで表したもので、例えば炭素（carbon）はC、酸素（oxygen）はOと表します。
例えば、二酸化炭素は化学式で$\mathrm{CO_2}$と表され、元素記号の右下にある数字は原子の数を示しています。原子の数が1つの場合は数字が省略されるため、二酸化炭素は1つの炭素と2つの酸素でできているということになります。
二酸化炭素は「2つの酸素が化合した炭素」という意味なので、名前からも分子の構成を理解できます。
ちなみに化合とは、2種類以上の物質が結合して、全く別の性質を持つ1種類の物質になる化学変化です。
一般的に、物質の名前には次のような規則があるので覚えておくと物質名と化学式が結びつきやすくなります。
| 規則1.「物質名（日本語）の元素の順番」と「化学式での元素記号の順番」は逆になる 規則2．物質名内の数字は数字のすぐ後ろの元素の数を表す 規則3．物質名内の「化」は化合しているという意味である |
例えば酸化銅は、規則3から酸素と銅が化合したものとわかり、それぞれ元素記号で表すと$\mathrm{OCu}$となりますが、規則1から化学式にする場合は元素記号の順番が反対になるため、$\mathrm{CuO}$が化学式だとわかります。
単体と化合物の違い
化学式は大きく単体と化合物の2つに分けられます。
単体は1種類の元素のみで構成される物質で、$\mathrm{H_2}$や$\mathrm{O_2}$などがあります。化合物は複数の種類の元素から構成される物質で、$\mathrm{H_2O}$や$\mathrm{NaCl}$などがあります。
また、単体と混同しやすいのが純物質という言葉です。純物質とは1つの物質からなるもので、例えば$\mathrm{H_2O}$だけからなる純水は純物質ですが、単体ではありません。さらに、純物質と対比して複数の物質からなるものは混合物と呼ばれます。
| ・単体は「1種類の元素」で構成される物質 ・化合物は「2種類以上の元素」で構成される物質 ・分子は「複数の原子」が結合した物質 ・純物質は他の物質が混ざっていない、1種類の元素または化合物だけで構成された単一の物質 ・混合物は2種類以上の純物質が単に混ざり合っている物質 |
周期表で覚える元素一覧
周期表は、似たような性質を持つ元素が縦に並ぶように配列された表です。中学までは周期表のこの部分を語呂合わせで覚えておきましょう。
左上からZの字のように読んでいく語呂合わせを紹介します。
周期表の元素は化学の基礎となるので、「水兵リーベ僕の舟、七曲りシップスクラークか」と繰り返し復唱して覚えましょう。
ちなみに、
・リーベ＝ドイツ語で愛する
・シップス＝英語で船(ship)の複数形
・クラーク＝人の名前
というイメージで覚えましょう。
さらに、以下の元素もよく出てくるため合わせて覚えておきましょう。
| 元素記号 | 名前 |
| Fe | 鉄 |
| Cu | 銅 |
| Zn | 亜鉛 |
| Ag | 銀 |
覚えておくべき化学式一覧
高校入試で覚えておくべき化学式を一覧で紹介します。
化学反応式とは
原子や分子が結合の形を変えて別の物質に変化することを化学反応と言います。
化学反応式はその化学反応を式で表したものです。
（化学反応式とは、物質の化学変化を化学式と矢印を用いて表した式です。反応前の物質を左側（左辺）、反応後の物質を右側（右辺）に書き、原子の種類と数は左辺と右辺で一致させます。）
例えば「炭素を燃やして二酸化炭素が発生」という化学反応を式で表すと「C+O2→CO2」となります。
また、「水素と酸素を反応させて水が発生」という化学反応は「H2＋O2→H2O」と書いてしまいそうですが、これでは不正解です。
なぜなら式の左辺と右辺で原子の数が異なるからです。左辺にOの原子は2つありますが、右辺には1つしかありません。
化学反応式では左辺と右辺の原子の数を「全て等しく」する必要があります。確実にそろえる方法として、連立方程式を使った方法を紹介します。
| まず、完成系の化学反応式を以下のようにa、b、cを使った係数で表します。
aH2+bO2→cH2O Hの数が等しいことから 2a=2c Oの数が等しいことから 2b=c となり、これを解くと a=2b=c bに1を代入すると a=2 b=1 c=2 となります。 よって化学反応式は |
このとき、bに2を代入した
4H2+2O2→4H2O
も原子の数は左辺と右辺で等しくなりますが、化学反応式はもっとも簡単な整数の比で表したものが正解になるので注意しましょう。
慣れてきたら連立方程式を使わずとも化学反応式を書けるようになりますが、ややこしいときにはぜひこの方法を試してみてください。
練習問題
問.塩化ナトリウムの化学式を書きなさい
問.銅を燃やして酸化銅にする化学反応式を書きなさい
まとめ
化学式の定義や覚えるべき化学式の一覧、化学反応式の立て方まで紹介しました。元素記号や化学式は覚えることが多く、苦手に感じる方も多いと思いますが、これらは化学を学ぶうえで欠かせない知識です。
何度もこのページを見返して復習しながら、少しずつ知識を定着させていきましょう。
