分子について学ぼう。単体や化合物、原子との違いもチェックして【親子でプチ科学】

「分子」の存在を、毎日の生活の中で意識する機会は、ほとんどないでしょう。もし、子どもに「分子って何?」と聞かれたら、どのように答えればよいのでしょうか。分子について、身の回りの物質がどのように作られているのかも含めて解説します。

そもそも分子って?

化学の授業で習った記憶はあるけれど、分子が何を表す言葉なのかを、はっきり覚えていない人も多いのではないでしょうか。はじめに分子の基本をおさらいしましょう。

物質の性質を表す最小の粒子

すべての物質は、小さな粒子が集まって構成されています。物質を分解していくとあらわれる、物質の「性質」「特性」を持っている最小の粒子が「分子」です。分子は、さらに小さな粒子に分けられますが、元の物質の性質は失われます。

例えば、水は、水素の粒と酸素の粒が結びついた「水分子」でできています。しかし、水分子を構成する水素と酸素自体には、水としての性質はありません。

水素と酸素の粒同士が結合し、ひとつのまとまり=分子になってはじめて、水の性質を持つのです。分子は物質の性質を持つ「粒子のまとまり」と覚えておきましょう。

分子を作らない物質もある

物質の中には、分子が存在しないものもあります。鉄やマグネシウムなどの金属は、1種類の粒の集まりなので分子はありません。

また塩化ナトリウム(食塩)には、塩素とナトリウムの2種類の粒がありますが、粒が交互に配置されているだけで、分子としてまとまっているわけではありません。

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単体や化合物、原子との違いは?

分子を理解するためには、「単体」「化合物」「原子」についても、押さえる必要があります。それぞれのポイントと、分子との違いを見ていきましょう。

単体や化合物とは

物質は大きく「混合物」と「純物質」に分けられます。

混合物は、食塩水のように、水と食塩という二つの純物質が混ざり合った物質です。酸素や窒素、二酸化炭素が混ざっている「空気」も混合物の一つです。

純物質は構成する粒の数によって、さらに「単体」と「化合物」に分けられます。単体は金属や水素、酸素のように1種類の粒のみで構成される物質です。水素や酸素は分子ですが、同じ種類の粒がくっついてできているため、単体に分類されます。

化合物は、単体を構成する粒が、他の単体の粒と結合した物質を指します。水の分子は、水素と酸素の2種類の粒が結合しているため、化合物です。

また、食塩に分子はありませんが、塩素とナトリウムの2種類の粒が結合しているので、やはり化合物に分類されます。

食塩。日常生活で使用する塩化ナトリウムは、化合物です。

 

混合物・純物質・単体・化合物を、食塩と水を使って整理すると下記のようになります。

・食塩水:水と食塩の混合物
・水:水素と酸素の化合物
・食塩:塩素とナトリウムの化合物
・水素、酸素、塩素、ナトリウム:単体

原子とは

原子は、物質の最小単位となる粒のことです。分子も単体も化合物も、世の中に存在する物質はすべて、原子が集まってできています。

原子は同じ種類の原子や、相性のよい原子とくっついて、さまざまな物質を構成します。例えば、空気中の酸素は、「酸素原子」が二つくっついてできた「酸素分子」の集まりです。

原子は、現在、約110種類が発見されており、アルファベットを使った「元素記号」で表されます。元素記号を覚えていれば、物質がどの原子で構成されているかが、すぐ分かるでしょう。

元素記号。110種類のうち、いくつ覚えてますか?

よく使われる分子を表す化学式

分子の構成は、元素記号と下付き数字を組み合わせた「化学式」で表されます。よく使われる、身近な化学式を三つ紹介します。

H2(水素)

「H2」は、水素分子の化学式です。数字の「2」は、水素原子「H」の数を示しています。Hが2個くっつくと、水素の性質を持つ「水素分子」となるため、水素は「H2」と表されるのです。

水素は、最も軽い物質で、味も臭いもない透明な気体です。酸素と結びつくと、水に変化することでも知られています。

O2(酸素)

O2は、生命の維持に欠かせない気体、酸素の化学式です。酸素原子の「O」が二つ結びつき、酸素分子「O2」として空気中をただよっています。水素も酸素も、原子単体ではなく、分子として存在しているため、分子が最小単位です。

酸素は他の物質と結びついて、化学反応を起こす力を強く持っています。鉄が錆(さ)びたり、食品の味が変わったりするのは、酸素による化学反応「酸化」が一因です。

H2O(水)

水分子は、水素原子二つと酸素原子一つで構成されているため、化学式は「H2O」です。

水の分子は水素側がプラス、酸素側がマイナスの電荷を持っており、磁石のように引き合って結合します。この結合で形成された水分子の集合が、液体としての「水」です。

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物質の性能を持つ分子

子どもの頃、物をどんどん小さくしていくと、どうなるのかなどと、思い悩んだ経験がある人もいるのではないでしょうか。

物質を最後まで分解していくと、とても小さな粒「原子」に、たどり着きます。原子が結びつき、物質としての性能を持った粒が分子です。

原子も分子も目に見えないくらい小さいため、頭で存在を理解し、イメージする他にありません。とても不思議な分子や原子について、子どもと一緒にあらためて考えてみるのも一興です。

もっとくわしく知りたい方のために

分子や原子に興味がわいたら、化学にくわしくなる本を読んでみましょう。

小学館の図鑑 たんけん!NEO 「元素のひみつ」


「元素って何?」といういちばんはじめの疑問から、金属、金属でない元素、気体などの種類の説明、そして元素発見の歴史など、元素の基本がわかる小学館の図鑑NEOシリーズからの巻です。見やすい周期表や写真の数々で、見ているだけでも楽しい一冊。無料ダウンロードできるデジタルブック『元素を集めよう』つき。

誠文堂新光社 子供の科学★サイエンスブック「ぜんぶわかる 118元素図鑑」


今までに発見された元素すべてを取り上げ、身近にあるものがどのような元素からできているのかをビジュアル的に紹介しています。各元素の性質や元素周期表の見方も解説されています。
日本が発見した元素(113番元素)が世界的に認められ、命名権を獲得した歴史的ニュースについても触れています。

オーム社 「マンガでわかる 有機化学」


シンプルな構成要素で複雑で多くの変化をもたらす有機化学をマンガで解説します。有機化学を学ぶ際、記憶しなくてはいけない名称、構造など、基本を押さえた内容です。子どもはもちろんおとなにもわかりやすい一冊です。

構成・文/HugKum編集部

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