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化学反応式化学変化・質量保存と係数の合わせ方

化学反応式っていうのは、化学変化の様子を化学式矢印を使って表したものなんだ。化学変化が起きても、原子は新しく生まれたり、なくなったりしないんだよ。原子の種類と数は反応の前後で変わらない(これを質量保存の法則っていうよ)から、反応式では左辺と右辺で原子の数がぴったり等しくなるようにしよう。

2H₂ + O₂ → 2H₂O 2H₂ O₂ 2H₂O =H =O
矢印の左と右で、白い丸(H)も赤い丸(O)も同じ数。だから係数をそろえるんだ。

① 化学変化と原子の組み替え

化学変化っていうのは、元の物質とは違う別の物質ができる変化のことだよ。このとき、原子そのものは壊れなくて、結びつき方(組み合わせ)だけが変わるんだ。例えば、水素と酸素が結びついて水ができても、水素原子・酸素原子の数の合計は変わらないんだよ

水素 + 酸素 → 水
(H・O という原子の種類と数は、反応の前後で同じ)

② 矢印「→」の意味

化学反応式では、矢印「」の左側(左辺)に反応する前の物質(反応物)を書いて、右側(右辺)にできた物質(生成物)を書こう。矢印は「変化して〜になる」っていう意味で、=(イコール)とは違うんだ。同じ辺に物質が2つ以上あるときは「」でつなぐよ。

反応物(左辺) 生成物(右辺)
例:H₂ + O₂ H₂O

③ 質量保存の法則(原子の数は変わらない)

化学変化の前後で、物質全体の質量は変わらないんだよ。これは、反応の前後で原子の種類と数が変わらないからなんだ。だから化学反応式は、左辺と右辺で、同じ元素の原子の数が等しくなっていないといけないんだよ。

左辺の H の数 = 右辺の H の数
左辺の O の数 = 右辺の O の数
… すべての元素について「左=右」
左辺 右辺
原子の種類と数が左右でつり合うから、全体の重さも変わらないんだ。

④ 係数で数を合わせる

化学式はかってに書きかえちゃダメだよ(H₂O を H₃O などにしてはいけないんだ)。そこで、化学式の前に数(係数)をつけて、原子の数を合わせよう。係数は、その化学式が何個ぶんあるかを表しているよ。

2H₂O … 水分子が2個ぶん(H が 2×2=4個、O が 2×1=2個)

水のでき方 2H₂ + O₂ → 2H₂O で、原子の数を数えてみよう。

2H₂ + O₂ → 2H₂O の原子の数
元素左辺(反応物)右辺(生成物)つり合い
H2×2 = 4個2×2 = 4個
O2個2×1 = 2個

係数は、一番簡単な整数比にするのが決まりなんだ。例えば 2:2:2 のように全部を同じ数で割れるときは、約分して 1:1:1 にしよう。あと、係数が「1」のときは書かずに省略するよ。

⑤ 係数の合わせ方のコツ

数の多い原子や、1種類の物質にしか出てこない原子から合わせると合わせやすいよ。最後に、すべての元素で「左=右」になっているか、係数が約分できないかを確認しよう。

N₂ + 3H₂ → 2NH₃ の原子の数
元素左辺(反応物)右辺(生成物)つり合い
N1×2 = 2個2×1 = 2個
H3×2 = 6個2×3 = 6個

すべての元素で「左=右」になっているから、この反応式はつり合っているよ。