化学 | にしきの部屋

15と15.0の違い

nisiki — Sun, 26 Apr 2020 01:31:24 +0000

何かを測定したとき、計算したときの数字の扱いでよく出てくる質問です。
例えば「模範解答は15.0mLとなっていますが、15mLではダメですか？」というものです。

15と15.0。どちらも同じ意味を表す場合もあれば、メスシリンダーなどで水の量を量ったような場合であれば違う意味を表すこともあります。
数の大きさとしては、どちらも同じです。しかしどこまで正確に量ったのかを表す数字としては、違う意味を表しますね。これらについては、中学数学の授業でも「有効数字」などで扱うのだと思います。

私が授業でこの辺りを生徒に説明するときには、こんな問いから説明していきます。
「東京から名古屋まで、『300km』と言った時と『300.0km』と言った時では、何が違うでしょう？」「『300kｍ』と言った時には、もしかしたら310kmかもしれないし290kmかもしれない。だいたい300kmという場合だね。『300.0km』と言ったら、もう301kmや299kmではなく、もっと正確にぴったり300kmに近い事を表すね。数字としては300も300.0も同じだけど、『.0』をつけることで、その正確さを表しているんだよ」

ということで、質問には、「メスシリンダーで水の量を量ったとき、『15ｍL』と『15.0ｍL』と表したのでは、どこまで正確に値を読めたのか違うことになってしまうね」「もし問題として答えるのであれば、そのメスシリンダーの正しい読み方を表すためには、適切な桁数で答える必要があるね」と答えました。

三次電池はあるの？

nisiki — Mon, 07 Sep 2020 01:09:18 +0000

中学三年「化学変化とイオン」の単元で、電池の学習があります。身の回りの電池として、マンガン電池のように使い切りの「一次電池」、リチウムイオン電池のように充電可能な「二次電池」を学習します。単元学習後、質問がでました。「三次電池ってあるのですか？」

調べて見ると（2020年現在）、研究途上ですが「三次電池」もあるようです。
外部から電気エネルギーで”充電”しなくてもエネルギーが貯められていく電池です。周囲の温度変化からエネルギーを供給するしくみのようです。実用化すると、大変素晴らしいですね！

TDKのWEB：温度変化で電気を生み出す「三次電池」筑波大学　守友浩

人の密度ってどの位？

nisiki — Thu, 01 Jul 2021 23:50:14 +0000

中学１年、化学分野の密度の実験後の質問です。
「人の密度ってどの位ですか？」

浮き沈みから考えると、泳いでいない状態ではからだを水平にして空気を吸った状態の背浮きで２％程度と言われています。ということから考えると、水の密度（1g/cm³）よりほんの少し人の密度は小さい、といえそうです。

しかし厳密に「人の密度」を考えるのは大変です。
密度を求めるには、質量と体積が関係します。質量はそんなに瞬間的に変化はしませんが、体積は変化しますね。呼吸をしているからです。息を吸った時は体積は増え、吐くと減ります。それによって密度も増減します。吸ったときには約0.98g/cm³、吐いたときには約1.02g/cm³、という値も出ています

　また人によっても密度は異なります。からだはさまざまな物質でできています。例えば骨の平均の密度は約1.2 g /cm³，筋肉の密度は水よりもわずかに大きく約1.1 g /cm³、脂肪の密度は水よりも小さく約0.9 g /cm³程度だそうです。筋肉質の人がじっとした状態だと、なかなか浮くのは大変そうです。

＜参考＞
◎水難事故の正しい対処法「背浮き」とは？水難救助の方法と適切な周囲の行道https://www.nhk.or.jp/kenko/atc_744.html
◎筋肉は脂肪より重い？筋トレで体重は増える？筋肉と脂肪の重さについて解説　https://www.morinaga.co.jp/protein/columns/detail/?id=157&category=muscle

なぜ水はOH₂ではなくて、H₂Oと書くの？

nisiki — Mon, 27 Jun 2022 01:04:45 +0000

中学2年で化学式を学びます。丸暗記をしない（苦手？）で理科に関心の高めの生徒からよく出てくる質問です。なぜ水はH₂Oと書いてOH₂ではダメなのですか？　という質問です。CO₂の場合などもあります。

これは、中学校の段階での正確な説明は難しいです。そこで私は、よくこういう説明をしています。
『基本的には「金属が先」とか、その他多くのルールがあって、決まっているよ』『高校になると、もっとそのルールが分かるようになるので、理解しやすくなるよ』『中学の段階では、まずは九九のように暗記しておくことも必要になってくるね』

＜参考＞
IUPAC命名法
https://ja.wikipedia.org/wiki/IUPAC%E5%91%BD%E5%90%8D%E6%B3%95

化学式とは？一覧表・語呂合わせの覚え方・練習問題付き【中学理科】
https://terakoya.ameba.jp/a000001480/

ボルタ電池、なぜ銅板へ電子は移動するのですか？

nisiki — Tue, 16 May 2023 01:18:33 +0000

ボルタ電池をつくってみて、説明をした時の説明です。「なぜ電子はわざわざ銅板へ移動するのですか？」

塩酸の中に亜鉛板、銅板を入れて作成したボルタ電池です。ー極では、亜鉛が溶け出して亜鉛イオンになっていきます。その時に発生した電子を直接水溶液中の水素イオンに渡すことで気体の水素（分子）が発生します。これは銅板や回路がなくても起こる反応です。小学校でも扱う、酸と金属の反応ですね。ではなぜ、銅板や回路をつなぐとわざわざ銅板に電子が移動するのか、というのが質問の趣旨です。

私もすぐには答えられず、調べました。そうしたところ出てきた要素が「電子移動度」です。ざっくり言えば、電子の渡しやすさ、とでもいいましょうか。溶液中の水素イオンに電子を渡すよりも、導線を伝わって銅板へ移動するほうが電子移動度が格段に大きいのです。一方、銅板はそれ自体は塩酸とは反応しません。結果、銅板は電子を渡す場所として利用できるので、水素イオンへ電子を渡す表面積を広げたのと同じになります。イメージとしては、亜鉛板が電子の生産工場、そこから直送して電子を送り出すだけでは間に合わず、電子を銅板にも一旦輸送し、そこからも出荷している、という感じでしょうか。

冷却ジェルシートも化学反応？

nisiki — Tue, 01 Jul 2025 01:13:49 +0000

「冷えピタも化学反応ですか？」
化学反応と熱の単元の学習で、実験を終えた後の質問です。

冷えピタや熱さまシートなどの冷却ジェルシート。カットして使うこともでき、ちょっとしたときに大変便利です。確かに触ると冷たく感じ、実験で行った吸熱反応と似ています。
しかしこの冷却ジェルシート、含んでいる水分が蒸発するときの気化熱で温度が下がるのが主なはたらきです。一部、メントール等による冷感を加えているものもあります。
ということで、「化学反応ではなくて、１年の時に学習した状態変化によるものだね」と答えました。

鉄と硫黄、なぜ違う量なのに1：1で結びつくの？

nisiki — Sun, 10 Aug 2025 22:55:44 +0000

中学２年、鉄と硫黄の結びつく反応の実験での質問です。
鉄を3.5g、硫黄を2.0g乳鉢で混ぜ、加熱しました。そして鉄原子と硫黄原子が１：１の割合で結びつき、FeSになった、と学習しました。ここで質問。なぜ3.5gと2.0gと違う量なのに、１：１なのですか、という質問です。

原子の性質の学習で『原子には種類があり、その種類によって質量や大きさが決まっている』とは習っています。しかし生徒にとって「”原子の性質”として覚える」段階で止まってしまい、実際の現象への理解と結びついていない場合もあるようです。この実験の場合で言えば、鉄原子と硫黄原子の質量の割合が3.5:2.0、簡単な比にして7:4なら、原子の結びつく割合が1：1になるはずです。
そこでこの質問は教室全体で共有し、「少し発展だけど」といいながら、資料集の周期表を開き、原子量について見てみました。「硫黄の原子の質量が32、鉄が56。これを簡単な比にするといくつになるかな？」「簡単な比にすると、4：7。ほら、実際に測った質量の比と同じでしょ。だから見かけ上、質量が違って割合が1：1で無いように見えても、実際には原子の数では1：1なんだよ」

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