物質の種類についての理解は、危険物取扱者試験において重要な化学の基礎知識の一つです。本記事では、物質を構成する原子や分子の概念、分子量の計算方法、異性体や同素体の違い、さらに単体・化合物・混合物の分類について詳しく解説します。
物質の分類
物質はその構成要素によって **単体・化合物・混合物** の3つに大別されます。
- 単体: 1種類の元素のみで構成され、化学的に分解することができない物質。例: 窒素（N₂）、銅（Cu）、リン（P）、硫黄（S）、ナトリウム（Na）、アルミニウム（Al）
- 化合物: 2種類以上の元素が化学的に結合し、一つの物質として存在するもの。電気分解や熱分解によって分解が可能。例: 二酸化炭素（CO₂）、塩化ナトリウム（NaCl）、アンモニア（NH₃）、酢酸（C₂H₄O₂）
- 混合物: 複数の物質が物理的に混ざり合っているもの。成分ごとの性質を保ち、ろ過や蒸留などの物理的手法で分離できる。例: 海水、砂糖水、空気、ガソリン
百分率組成とは？
物質の組成を表す際に、各成分の **体積比や質量比をパーセント（%）で示す方法** を **百分率組成** といいます。
- 水の百分率組成: H₂O → 水素（H）= 11.11%、酸素（O）= 88.89%
- 空気の百分率組成: 窒素（N₂）= 78%、酸素（O₂）= 20.9%、アルゴン・二酸化炭素など = 残り
試験に関連するポイント
- 物質の分類: 単体・化合物・混合物の違いを正しく理解する
- 化合物と混合物の違い: 化合物は化学的に結合し、混合物は物理的に混ざる
- 百分率組成: 成分元素の質量比を計算できるようにする
- 化合物の分解方法: 電気分解、熱分解による分解の概念を把握する
試験問題例
例題1
次のうち、化合物に該当するものはどれか？
(1) 窒素（N₂）
(2) 空気
(3) 塩化ナトリウム（NaCl）
(4) 銅（Cu）
答え: (3) 塩化ナトリウム（NaCl） – 2種類以上の元素（NaとCl）が化学的に結合しているため。
例題2
次の記述のうち、正しいものはどれか？
(1) メタノールは、ガソリンと同じようにさまざまな炭化水素の混合物である。
(2) アルゴンは単体であるが、酸素は混合物である。
(3) 水は、水素と酸素が化学的に結合した化合物である。
(4) 空気は、主に酸素と窒素で構成された化合物である。
(5) ガソリンや灯油は2種類以上の元素からできている化合物である。
答え: (3) 水（H₂O）は、水素と酸素が化学的に結びついた化合物である。
まとめ
物質の分類には、単体・化合物・混合物といった異なる種類があり、それぞれの特性を理解することが重要です。また、百分率組成の計算や化合物の分解方法を理解することで、試験の問題に対応できるようになります。危険物取扱者試験では、これらの基礎知識が頻出するため、しっかりと学習しましょう。
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