まとめ
- 加熱時間が短い、あるいは撹拌が不十分なために、酸素と化合せずに残った銅のこと。
- 実験において、銅粉が完全に酸化銅（Ⅱ）へと変化しきれなかった状態を指す。
- 計算問題では、全体の質量変化から反応した酸素量を求め、逆算して未反応の銅の質量を算出する。
解説
銅粉を空気中で加熱すると、空気中の酸素と結びついて黒色の酸化銅（Ⅱ）へと変化します。この化学反応は「酸化」と呼ばれ、化学反応式では 2Cu + O₂ → 2CuO と表されます。このとき、反応する銅と酸素の質量の比は常に「4：1」という一定の割合になります。これは「定比例の法則」に基づく性質です。
しかし、一度の加熱では銅粉の表面だけが酸化し、内部まで酸素が行き渡らないことが多々あります。また、ステンレス皿の上で銅粉を薄く広げ、よくかき混ぜながら加熱しないと、一部の銅が酸素と反応せずに赤い色のまま残ってしまいます。これが「未反応の銅粉」です。実験で完全に酸化させるためには、質量が増加しなくなるまで繰り返し加熱と撹拌を行う必要があります。
理科の計算問題では、加熱が不十分な状態での「未反応の銅粉」の質量を求める応用問題が頻出です。例えば、4.0gの銅を加熱して4.5gになった場合、増加した0.5gは反応した酸素の質量です。銅と酸素は4：1で反応するため、0.5gの酸素と反応した銅は 0.5 × 4 = 2.0g と計算できます。このとき、元の銅4.0gのうち2.0gが反応済みなので、残りの 4.0 – 2.0 = 2.0g が「未反応の銅粉」として残っていることになります。このように、グラフや比の計算を用いて解くのが一般的です。
銅（どう）という金属を火で熱すると、空気の中にある酸素とくっついて、黒っぽい「酸化銅」という別の物質に変わります。これを「酸化」といいます。
でも、熱する時間が短かったり、よくかき混ぜなかったりすると、中の方まで酸素が届きません。すると、酸素とくっつくことができずに、もとの赤い色のまま残ってしまう銅が出てきます。これが「未反応の銅」です。
銅と酸素がくっつくときは、重さの割合が「4：1」になると決まっています。実験では、重さがそれ以上増えなくなるまで何度も熱して、すべての銅を酸素とくっつけることが大切です。
10円玉は銅でできています。新しい10円玉はピカピカの赤茶色ですが、古くなると黒ずんで見えるのは、長い時間をかけて空気中の酸素と少しずつ反応して、表面が酸化銅に変わっているからなのです。
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