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定比例の法則

一般小学生

まとめ

  • 化合物を構成する成分元素の質量比は、その製法によらず常に一定であるという法則。
  • 金属酸素と結びついて酸化物になるとき、反応する金属と酸素の質量割合は決まっている。
  • 1799年にフランスの化学者プルーストによって提唱され、原子説を裏付ける重要な根拠となった。

解説

比例の法則は、一つの化合物を構成する成分元素の質量の比が常に一定であることを示しています。例えば、銅を加熱して酸化銅を作る場合、銅の原子と酸素の原子は常に「1:1」の個数比で結合します。それぞれの原子の重さが異なるため、結果として質量の比は「銅:酸素=4:1」という一定の値になります。

この法則は、物質が特定の数の原子の組み合わせでできているという「原子説」を証明する上で非常に重要な役割を果たしました。混合物であれば成分の割合を自由に変えることができますが、純粋な化合物においては、この比率は厳密に守られます。

コラム

実験データからこの法則を確認する際、グラフを描くと原点を通る直線(比例関係)になります。代表的な質量比として、銅:酸素=4:1、マグネシウム:酸素=3:2、鉄:酸素=7:3(酸化鉄(III)の場合)などがよく試験に出題されます。これを利用して、特定の重さの金属から得られる酸化物の重さを計算することが可能です。

小学生のみなさんへ

金属を燃やしたり、空気中の酸素と結びつけたりすると、もとの金属よりも重くなります。これは、金属に酸素がくっついたからです。このとき、金属の重さと、くっつく酸素の重さの割合は、いつでも同じになるという決まりがあります。これを「定比例ていひれの法則」といいます。

たとえば、銅という金属を燃やすと、銅と酸素はいつも「4:1」の重さの割合で結びつきます。銅が4gあれば、酸素は1gくっついて、あわせて5gの「酸化銅さんかどう」ができるのです。マグネシウムの場合は「3:2」の割合になります。このように、物質の種類によって結びつく重さのルールが決まっているのです。

ルラスタコラム

この法則を見つけたのは、フランスのプルーストという科学者です。彼はたくさんの実験をして、どんな作り方をしても化合物の成分の割合が変わらないことを証明しょうめいしました。この発見があったからこそ、のちに「物質は小さな粒(原子)でできている」という考えが広まることになったのです。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 銅を加熱して完全に酸化させたとき、反応する銅と酸素の質量比はいくらですか。
4:1
【応用】 定比例の法則が成り立つ理由を、原子の組み合わせの観点から説明してください。
化合物を構成する原子の種類と個数の比が常に一定であり、それぞれの原子の質量も決まっているため、全体の質量比も一定になります。
【実践】 6.0gのマグネシウムを加熱したところ、途中で反応が止まり、全体の質量が8.0gになりました。このとき、まだ反応していないマグネシウムは何gですか。
3.0g(解説:マグネシウムと酸素の反応比は3:2です。全体の質量が8.0gになったとき、増えた2.0gは反応した酸素の質量です。比率から、酸素2.0gと反応するマグネシウムは3.0gとわかるため、未反応分は6.0-3.0=3.0gとなります)

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