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炭素

炭素

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

炭素
有機物の主要な構成元素であり、燃焼によって二酸化炭素を生成する非金属元素
  • すべての有機物に含まれており、加熱すると黒く焦げる性質を持つ
  • 酸素と結びついて燃えると二酸化炭素(CO2)を発生させる
  • ダイヤモンドや黒鉛など、同じ元素からなるが性質が異なる「同素体」が存在する

解説

炭素は、生命体やプラスチックなどの「有機物」に必ず含まれている非常に重要な元素です。物質を加熱した際に黒く焦げるのは、その物質の中に炭素が含まれている証拠です。この炭素が空気中の酸素と激しく反応(燃焼)すると、二酸化炭素が発生します。試験では、発生した気体を石灰水に通して白く濁るかどうかを確認する手順が頻出します。

また、物質を「有機物」と「無機物」に分ける際、炭素の有無が大きな判断基準となります。ただし、二酸化炭素や一酸化炭素、炭酸カルシウムなどは炭素を含んでいますが、例外的に無機物として扱われる点に注意が必要です。

分類 炭素の有無 加熱時の変化 例
有機物 含む 黒く焦げる・燃えて二酸化炭素を出す 砂糖、エタノール、プラスチック
無機物 含まない(例外あり) 焦げない・二酸化炭素を出さない 食塩、鉄、ガラス、水
コラム

炭素には「同素体」と呼ばれる、同じ元素だけでできているのに性質が全く異なる物質がいくつかあります。例えば、非常に硬く透明な「ダイヤモンド」と、柔らかく電気を通す「黒鉛(グラファイト)」は、どちらも炭素原子だけで構成されています。この違いは、原子同士の結びつき方(結晶構造)の違いによるものです。

また、炭素が燃えてできた二酸化炭素が水に溶けると「炭酸水」になります。炭酸水は弱い酸性を示すため、BTB液を滴下すると緑色から黄色に変化します。実験問題では、この色の変化から物質の性質を特定させるケースが多く見られます。

小学生のみなさんへ

砂糖や割りばしを火であぶると、黒くこげますよね。この黒い正体が「炭素」という物質です。炭素は、生き物や食べ物など、私たちのまわりにある多くのものに含まれています。

炭素が含まれているものを「有機物ゆうきぶつ」と呼びます。有機物が燃えると、炭素が空気中の酸素とくっついて「二酸化炭素にさんかたんそ」というガスになります。理科の実験で、燃えたあとの空気を石灰水に入れると白くにごるのは、この二酸化炭素ができているからです。

一方で、食塩や鉄などはいくら熱しても黒くこげることはありません。これらは炭素をふくまない「無機物むきぶつ」というグループに分けられます。

ルラスタコラム

キラキラかがやく「ダイヤモンド」と、えんぴつのしんの「黒えん」は、実はどちらも同じ炭素だけでできています。炭素のつぶのならび方がちがうだけで、見た目もかたさもこんなに変わるなんて、ふしぎですね!

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 有機物を加熱したときに現れる、黒い物質の正体は何ですか。
炭素
【応用】 炭素を含む物質が燃えたとき、石灰水を白く濁らせる気体が発生するのはなぜですか。
物質に含まれる炭素が空気中の酸素と結びつき、二酸化炭素が発生するため。
【実践】 金属や食塩を加熱しても黒く焦げないのはなぜですか。「有機物」という言葉を使って説明しなさい。
金属や食塩は炭素を含まない無機物であり、加熱しても炭素が分離して焦げることがないため。

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