【理科のコツ】もののもえ方
今回は「もののもえ方」について話していきます。ものを燃やした事はありますか？
火の取り扱いは本当に気を付けて欲しいですが、理科の問題では割り箸とかの木材だったりダンボールであったりろうそく問題がよく出てきます。
ろうは固体部分に火を付けても全然燃えないです。固体がドロドロに溶けた液体が、芯を遡ってボーっと燃えています。実はこの火の名前とかも色々あります。ちょっと今ここでは全部ろうそくの話ばっかりになっちゃうから話しませんが今回絶対抑えて欲しいポイントがここです。
【炭素と酸素が燃えて、二酸化炭素】【水素と酸素が燃えて、水】
こういう割り箸とかのものは実は炭素という物質と水素という物質が混じっていたりします。こういったものを有機物と言ったりします。この有機物、実は炭素は元素記号でCと書きます。水素はHというこういったレゴブロックが混じっています。これを燃やします。燃やすというのがどういう事か知っていますか？簡単に言うと、燃やすというのは空気中の酸素と合体させる事です。空気は実は目に見えないけどここにあります。仰いだりすると風がくると思います。
窒素という粒々と、酸素という粒々がいっぱいあります。
他にもアルゴンとか二酸化炭素というのがあったりします。そういったちっちゃい粒々くんの酸素が約20％入っています。窒素は80％ぐらいで酸素20％ぐらいです。残りはあと1％ないぐらいです。
という事で、ここの有機物ボーっと燃やすのがどういう事かというとこの酸素とくっつける事です。酸素はちなみにO2と化学式で書きます。そうするとどうなるのかというと、炭素の混ざったものと酸素を合体させているから炭素と酸素を合体させて燃やすとそのエネルギーで、CO2という二酸化炭素になります。そしてHというのも有機物には入っているからこの水素くんと酸素くんが燃えて合体すると、H2Oになります。Hが2個以上入っています。Hが2個とOが一個でこんな感じで水が出来ます。水はH2Oです。このようにして、燃やした時にこういったものが発生します。発生したグラム数から何グラム燃やしたか、みたいなこういった問題にどんどん発展していきます。だから数学的なグラフを読み取る能力も必要だし、ここまで科学的な知識を要する訳ではないですが、知っておくとこういう割合でくっ付いているからと計算しやすくなったりします。
有機物があるんだったら、無機物もあるんじゃないですか？となりますが、その通りです。無機物がなにかというと、簡単に言うと金属です。鉄は元素記号で書くとFeになって炭素が入っていません。
だから鉄を燃やしても二酸化炭素は発生しません。鉄はもちろん熱する前は磁石とかにくっ付いたり電気通したりするのは当然ですよね？だけど鉄を燃やして酸素をくっ付けると、酸化鉄という錆びたものになります。FeOと言います。他にもFe2O3とか色々あるからちょっと今ここは割愛します。こういう酸化鉄という別物になります。だから電気を通さなくなります。電気を通すという金属的な性質はなくなります。銅も一緒です。綺麗な銅線を見た事があると思いますが、もちろん電流を通します。赤褐色でちょっと茶褐色っぽくなっていると思います。あれを加熱すると黒こげになります。そして、なんと電流を通しません。要は、別物質になっているという事です。こういった金属というのを燃やすと、全くの別物になります。酸化銅とか酸化鉄というネーミング的には鉄、銅という漢字が入っているけど全然金属としての性質を示さなくなる全くの別物質が出来たりします。だからこのように、物を燃やす事によって物質が変化するという事で同じものを取り扱っているのではなくなります。
消しゴムとお好み焼きを合体させたらキリンが出来た、全然ちゃうやん！というこれぐらい全然違うものになっているという、この化学変化の認識というのをもって勉強していくともの凄いいいんじゃないかと思います。こういったものの燃え方の勉強は大変なので頑張って下さい！
まとめ
| ポイント | 内容 |
|---|---|
| 有機物の燃焼 | – 主成分: 炭素 (C)、水素 (H) – 燃焼の化学反応: 炭素 + 酸素 → 二酸化炭素 (CO2) 水素 + 酸素 → 水 (H2O) – 酸素 (O2) は空気中の約20% |
| 無機物の燃焼 | – 主成分: 金属 (例: 鉄、銅) – 燃焼の化学反応: 鉄 + 酸素 → 酸化鉄 (FeO, Fe2O3) 銅 + 酸素 → 酸化銅 (CuO) – 無機物の燃焼後、金属の性質が失われる |
| 燃焼の特徴 | – 燃焼とは「酸素と合体すること」 – 燃焼後、物質の性質が変化 (化学変化) |
| 日常の例 | – ろうそく: 液体のろうが芯を遡り燃焼 – 鉄橋・銅線: 燃焼後に電気を通さなくなる |
クイズ
| 問題 | 選択肢 | 正解を見る |
|---|---|---|
| 1. 炭素が燃焼すると生成される物質は？ | A. 水 B. 二酸化炭素 C. 酸化鉄 D. 酸素 |
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| 2. 水素が燃焼すると生成される物質は？ | A. 二酸化炭素 B. 水 C. 酸化銅 D. 酸化鉄 |
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| 3. 無機物の例として正しいものは？ | A. ろうそく B. 木材 C. 鉄 D. プラスチック |
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| 4. 酸素が空気中に占める割合は？ | A. 10% B. 20% C. 50% D. 80% |
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| 5. 銅を燃やした後に生成される物質は？ | A. 酸化鉄 B. 酸化銅 C. 二酸化炭素 D. 水 |
|
| 6. ろうそくの燃焼に関与するのは？ | A. 固体のろう B. 液体のろう C. 酸化鉄 D. 鉄粉 |
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| 7. 燃焼が起こるために必要な成分は？ | A. 水 B. 酸素 C. 二酸化炭素 D. 窒素 |
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| 8. 酸化鉄はどの金属から生成される？ | A. 銅 B. 鉄 C. アルミニウム D. 亜鉛 |
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| 9. 無機物の燃焼後に生成される物質は？ | A. 二酸化炭素 B. 水 C. 酸化物 D. 酸素 |
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| 10. 木材の燃焼によって発生する物質は？ | A. 酸化銅 B. 二酸化炭素 C. 酸化鉄 D. 窒素 |
