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過不足なく反応する

一般小学生

まとめ

  • 反応させる2つの物質が、どちらも余ることなくちょうど使い切られる比率で反応すること。
  • 化学反応式の係数比や質量比に基づき、反応物すべてが生成物に変化する状態を指す。
  • 実験データのグラフ上では、比例関係から水平へと変化する「折れ曲がり点」として現れる。

解説

化学反応において、反応する物質どうしの量の割合は常に一定です(定比例の法則)。例えば、金属亜鉛マグネシウム)と塩酸を反応させて水素発生させる場合、金属の質量を増やせば発生する水素の体積比例して増加します。しかし、用意した塩酸の量に限りがある場合、ある一定以上の金属を加えても、塩酸がすべて使い切られた時点で反応は停止し、それ以上水素は発生しなくなります。

この「どちらの物質も余らずに反応が完了した瞬間」が過不足なく反応した状態です。グラフを作成すると、右肩上がりの直線(比例部分)と、反応が止まって水平になった直線が交わる点(折れ曲がり点)がこの基準値を示します。この数値を読み取ることで、一方が不足している場合に残る物質の量や、得られる生成物の量を正確に算出する「量的関係」の計算が可能になります。

コラム

実際の実験では、石灰石と塩酸の反応で二酸化炭素を発生させる際など、気体が水に溶けやすい性質を持つ場合があります。この場合、水上置換法で正確な体積を測定するために空気を介在させるなどの装置上の工夫が必要です。また、反応によって熱が発生する「発熱反応」が同時に起こることも、化学変化の重要な側面として理解しておく必要があります。

小学生のみなさんへ

理科の実験で、2つの材料を混ぜて別のものを作るとき、両方の材料がぴったり使い切られて、どちらも残らないことを「過不足かふそくなく反応する」といいます。

たとえば、塩酸にアルミニウムを溶かして水素を出す実験を考えてみましょう。アルミニウムを増やしていくと、出る水素の量も増えていきますが、塩酸がなくなると反応は止まってしまいます。この「ちょうど塩酸もアルミニウムもなくなった瞬間しゅんかん」がとても大切です。

このときの重さや量の割合わりあいを知ることで、どれくらいの材料を用意すればいいかを計算できるようになります。グラフを書くと、ちょうど反応が終わったところで線の向きが変わるので、そこを見つけるのがポイントです。

ルラスタコラム

料理のレシピも「過不足なく反応する」ことに似ています。クッキーを作るとき、小麦粉と砂糖のバランスがぴったりだとおいしくできますが、どちらかが多すぎると生地がまとまらなかったり味が変わったりしてしまいます。科学の世界では、この「ぴったりのバランス」を計算で正確に求めることができるのです。

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