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化学の第一歩!純物質/混合物の違いと同素体の定義まで

投稿日:2019年2月4日 更新日:

高校に入って化学を勉強することになった皆さんが一番初めに習うのが〈純物質と混合物の違い〉かと思います。

化学のスタートともいえるこの範囲に苦手意識を持たないようにするためにも、100%わかるようにしておきましょう!

基本事項ではありますが、将来センター試験や大学入試にもよく出る侮れない範囲です。

今回は純物質と混合物を分かりやすく定義したうえで、よく出る問題パターンを紹介したいと思います。

純物質と混合物の見分け方

純物質と混合物の定義

まず、簡単に純物質と混合物の違いを書きたいと思います。

定義

純物質

1つの物質のみからなるもの

混合物

2種類以上の物質が混ざったもの

とても分かりやすいですよね。

はじめに言っておきますが、私たちの身の回りにあるほぼすべてのものは混合物だと考えてください。

あなたが毎日飲むであろうお茶やスポーツドリンクや、着ている衣服なども混合物であり、純物質を見つける方が難しいです。

例えばスポーツドリンクの例でいうと、この中には水分はもちろん、各種ミネラルや塩分、糖分などが入っているので感覚的に混合物だとわかるでしょう。

純物質と混合物の特徴

上記のように、なんとなくで純物質と混合物が分かることも多いです。

しかし実際には、この両者には次に示すように明確な違いが2つあります。

純物質と混合物の特徴の違い

  • 一つの化学式で表せるか?
  •  物理的性質が決まっているか?

①については、例えば純物質の水はH2Oひとつで表せるし、混合物である食塩水はH2OとNaClの混合物と表せるので簡単だと思います。

②については少し難しい書き方になっています。

物理的性質というのは、例えば物質の硬さや色、匂いに加え、沸点や融点などの性質のことを言います。

水と食塩水の例でいえば、水の融点と沸点は0℃、100℃と決まっているので純物質といえます。

しかし食塩水の場合には融点は0℃以下、沸点は100℃以上となり、食塩の混ぜ具合によっても温度が変わってくるので混合物だといえます。

 

また混合物の中の成分一つ一つは純物質でできているため、それらを分離し、分けて取り出すことができます

混合物から純物質に分離する方法については次回扱います。

単体と化合物の違い

ここまで読み進めれば、大体純物質と混合物の違いが見えてきたと思いますが、時々このように勘違いをする生徒さんがいます。

水はH2Oと書ける。HとOからできているから混合物だ。

もちろん、〈一つの化学式で書けるか?〉〈物理的性質は決まっているか?〉を考えれば水は純物質です。

ただ、この勘違いの例のように、化学式にも水(H2O)のように2個以上のものからできている場合と、酸素(O2)のように単一のものからできている場合がありますよね。

これが単体と化合物の考え方になります。

純物質にも2種類ある!

単体

単一の元素からできている物質。

化合物

複数の元素からできている物質。

これも非常に重要で、入試や模試にもよく出てくる範囲です。まとめると下記のようになります。

純物質・混合物の具体例と頻出問題

最後に、純物質・混合物の問題でよく出てくるものについて紹介したいと思います。

純物質の頻出例

純物質でよく出てくるものには金(Au)や鉄(Fe)といった金属類や、酸素(O2)をはじめとする気体などが多いですが、そこまで難しいものやひっかけは多くありません。

ただし、別の回で紹介する同素体などとからめたものが多いので、知識をしっかり定着させておく必要があります。

また、スクロース(ショ糖)をはじめ、化学初心者にとってはあまり聞きなれないものをあえて出してきたりします。

パターンはあまり多くないので、間違えた問題がある場合には必ず覚えるようにしましょう。

混合物の頻出例

混合物では、純物質と違って明らかにひっかけを狙った問題が出題されます。

そのもっとも有名なものが塩酸です。もう必ずと言っていいほど出てきます。

中学校までの知識があるからか、多くの人が塩酸=HClと思っていますが、これは間違いです。

HClの正式名称は塩化水素であり、決して塩酸ではありません。

塩酸とは、塩化水素酸の略称であり、塩化水素HClと水との混合溶液のことを言います。

(ちなみに後で出てくるフッ化水素の水溶液などはフッ酸と呼んだりします)

従って、塩酸は混合物だといえます。実際、実験などで塩酸を使う場合には塩化水素の濃度に応じて希塩酸とか濃塩酸とかいったりしますので、ここからも混合物とわかるかと思います。

 

あとなぜかよく出てくるのが海水、空気、ガソリンです。海水は水の中に塩化ナトリウム(食塩:NaCl)や塩化マグネシウム(MgCl2)をはじめ、多くのものが混ざったもの、空気は酸素が20%程度、窒素が80%の他にいくつかの気体が混ざりこんだもの、ガソリンは石油成分の中でも沸点が30~200℃前後のものの総称なので、3つとも混合物です。

まとめ

今日のまとめ

  • 物質は純物質と混合物に分けることができ、さらに純物質は組成によって単体と化合物に分けられる。
  • 純物質か混合物かは〈一つの化学式で書けるか〉〈物理的性質は決まっているか〉で判断。
  • 同素体の種類や、よく出る混合物、純物質は頭に叩き込もう。

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