単体と化合物(単体なの?化合物なの?その見分け方・違い)

東大塾長の山田です。
このページでは、「単体と化合物」について解説しています。

  • 「単体と化合物の違いは?」
  • 「単体とか化合物って、例えば何があるの?」

といった疑問がすべて解決できるように、すべて解説しています。

ぜひ、参考にしてください!

1.単体と化合物の違い

まず、物質は「純物質」と「混合物」に分けられます。

さらに「純物質」は「単体」と「化合物」に分けられます。

 

「純物質」と「化合物」については別の記事で詳しく説明したので、今回は「単体」と「化合物」について詳しく説明していこうと思います。

 

1.1 単体とは?

単体とは、1種類の元素だけでできている物質のことです。

そのため、これ以上分解することはできません。

 

例えば、酸素(\( {\rm O_2} \))、水素(\({\rm H_2}\))、アルゴン(\({\rm Ar}\))、金(\({\rm Au}\))のようなものはすべて、1種類の元素からできているので単体となります。

 

1.2 化合物とは?

化合物とは、2種類以上の元素からできている物質のことです。

例えば、水(\( {\rm H_{2}O} \))、塩化ナトリウム(\( {\rm NaCl} \))、硫酸(\( {\rm H_{2}SO_{4}} \))などが化合物です。

 

化合物は2種類以上の元素からできているので、加熱したり、電気を流したりすることにより単体まで分解することができます。

例えば、酸化銀(\({\rm Ag_{2}O}\))は、加熱することにより、単体である銀(\({\rm Ag}\))と酸素(\({\rm O_2}\))に分解することができます。

2Ag2O → 4Ag + O2

 

また、塩化銅(Ⅱ)(\({\rm CuCl_2}\))の水溶液に電気を流すと、単体である銅(\({\rm Cu}\))と塩素(\({\rm Cl_2}\))に分解することができます。

CuCl2 → Cu + Cl2

 

2.分子をつくるもの、つくらないもの

「純物質」は「単体」と「化合物」にわけることができますが、「分子をつくるもの」と「分子をつくらないもの」とわけることもあります。

ここでは、単体と化合物それぞれの「分子をつくるもの」と「分子をつくらないもの」の例を記しておきます。

 

2.1 単体 

 

分子をつくるもの 酸素・水素・窒素・ハロゲン(17族元素)・希ガス(18族元素)などの気体
分子をつくらないもの 鉄・銅・銀・マグネシウムなどの金属、炭素、硫黄

 

ここで、単原子分子について説明しておこうと思います。

単原子分子とは、1つの原子から成り分子のようにふるまう化学種のことを言います。

原子の周りには電子が存在し、その一番外側の電子(最外殻電子という)が8個であれば安定な電子配置(電子配置については別の記事で詳しく説明しているのでそちらを参照してください)となります。

上に述べた酸素、水素、窒素、ハロゲンなどは1つの原子だけでは最外殻電子が安定な電子配置とならないので2つの原子が結合し、2原子分子として存在します。

一方で、希ガスは最外殻電子が1つの原子だけで安定な電子配置となるため単原子分子として存在します。

 

2.2 化合物

 

分子をつくるもの 二酸化炭素・アンモニア・塩化水素などの気体、アルカンなどの鎖状脂肪族、カルボン酸、アルデヒド、アルコール、エーテル、エステル、芳香族化合物などの有機化合物
分子をつくらないもの

酸化銅・塩化ナトリウム・硫化鉄などの金属の化合物

 

2.3 分子をつくるもの、つくらないものの見分け方

ここでは、分子をつくるもの、つくらないものの見分け方について説明します。

まず、分子をつくるものの例として、水(\( {\rm H_{2}O} \))があげられます。

この分子は\({\rm H}\)ー\({\rm O}\)ー\({\rm H}\)のように実際に原子が結合していて、水は\( {\rm H_{2}O} \)の分子が1つの水分子の粒として働いています。

水分子と水分子の間は分子間力という分子をつくる時の原子同士の結合よりも弱い力で引きあっています。

次に、分子をつくらないものの例としては、塩化ナトリウム(\({\rm NaCl}\))があります。

これはナトリウムイオンと塩化物イオンがたくさん交互に並んで結晶の粒をつくっています。

 

分子をつくるもの、つくらないものの違いは「ここまでが1つの単位(分子)」という区切りがあるかないかということです。

分子は分子自体を作っている結合と、分子と分子の間の結合の力の強さが違います。しかし、分子をつくらない物質は全部の原子が同じ力で結合しています。

塩化ナトリウムは\({\rm Na}\)がひとつと\({\rm Cl}\)がひとつで1つの分子ではなく、\({\rm NaClNaClNaClNaClNaClNaCl}\)‥‥‥というように「\({\rm NaCl}\)」の組み合わせが繰り返し並んでいます。そのため、これをどこで割っても\({\rm NaCl}\)の繰り返しの数が減るだけで、塩化ナトリウムという物質自体は変化しません。

3.単体と化合物の見分け方

ここでは、高校化学における単体と化合物の見分け方について説明します。

まず、化合物については名前から化合物であると判断できるものが多く存在します。

例えば、塩化銅の場合、塩素と銅でできているのがすぐにわかります。他にも、酸化鉄は酸素と鉄、酸化銀は酸素と銀のように判断できます。

 

しかし、上のように判断するためには何が単体であるかを知っていなければなりません。

そのためにも、高校化学で出てくる単体をすべて覚えてしまえばいいのです!

下によく出てくる単体を示しておきます。

高校化学でよく出てくる単体

金属単体‥アルカリ金属(リチウム(\({\rm Li}\))、ナトリウム(\({\rm Na}\))、カリウム(\({\rm K}\)))、ベリリウム(\({\rm Be}\))、マグネシウム(\({\rm Mg}\))、アルカリ土類金属(カルシウム(\({\rm Ca}\))、バリウム(\({\rm Ba}\)))、アルミニウム(\({\rm Al}\))、クロム(\({\rm Cr}\))、マンガン(\({\rm Mn}\))、鉄(\({\rm Fe}\))、ニッケル(\({\rm Ni}\))、銅(\({\rm Cu}\))、亜鉛(\({\rm Zn}\))、銀(\({\rm Ag}\))、スズ(\({\rm Sn}\))、金(\({\rm Au}\))、鉛(\({\rm Pb}\))

非金属元素‥水素(\({\rm H_2}\))、ホウ素(\({\rm B}\))、炭素(\({\rm C}\))、窒素(\({\rm N_2}\))、酸素(\({\rm O_2}\))、ケイ素(\({\rm Si}\))、リン(\({\rm P}\))、硫黄(\({\rm S}\))、ハロゲン(フッ素(\({\rm F_2}\))、塩素(\({\rm Cl_2}\))、臭素(\({\rm Br_2}\))、ヨウ素(\({\rm I_2}\)))、希ガス(ヘリウム(\({\rm He}\))、ネオン(\({\rm Ne}\))、アルゴン(\({\rm Ar}\)))

 

単体であるものは他にも多数ありますが、これらの単体はよく出てくるので覚えてしまいましょう!

 

4.単体と化合物のまとめ

 

最後にもう一度、単体と化合物の違いについてまとめておきます。

  • 「純物質」は「単体」と「化合物」にわけることができる。
  • 「単体」は1種類の元素からなる物質、「化合物」は2種類以上の元素からなる物質のことをいう。
  • 「単体」は分解することができないが、「化合物」は加熱したり、電流を流したりすることで分解することができる。
  • 「純物質」は「単体」と「化合物」にわけることができるが、「分子をつくるもの」と「分子をつくらないもの」とわけることもある。
  • 化合物の中には名前で判断できるものも多く存在するので、よく出てくる単体をすべて覚えてしまえばいい!

 

以上が単体と化合物の解説です。

 

単体と化合物は化学において基礎的な部分なので、間違えることがないようにしっかりと理解しましょう!

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