【プロ講師解説】このページでは『単体と化合物(定義・違い・見分け方・一覧など)』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。


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はじめに

このページを読むと『単体と化合物(定義・違い・見分け方・一覧など)』に関する以下の項目について学ぶことができます。

  • 純物質・混合物・単体・化合物などの物質の分類に関する基本用語について
  • 単体と化合物の違いについて
  • 単体と化合物の見分け方について
  • 単体と化合物の具体例・一覧について
  • 単体と化合物に関する問題演習

物質の分類

まずは物質の分類について、基礎的な用語を確認しておきましょう。

上図のように、物質は大きく純物質混合物に分けられます。また、純物質はさらに単体化合物に分けられます。

それではここから、単体と化合物について詳しく解説していきます。(純物質と混合物に関しては純物質と混合物(定義・違い・見分け方・例など)を参照)

単体

単体とは純物質のうち1種類の元素のみで構成されている物質です。

例えば、酸素(O2)・水素(H2)・窒素(N2)などは全て1種類の元素から構成されているので、単体に分類されます。

また、単体は一種類の元素のみからできているので、それ以上分解できません。

化合物

化合物とは純物質のうち2種類以上の元素から構成されている物質です。

例えば、水(H2O)・二酸化炭素(CO2)・塩化水素(HCl)・グルコース(C6H12O6)などは全て2種類以上の元素から構成されているので、化合物に分類されます。

また、化合物は2種類以上の元素からできているので、加熱や電気を流したことにより、単体まで分解することができます。

酸化銀の分解

化合物の一種である酸化銀Ag2Oは、加熱することにより単体である銀Agと酸素O2に分解することができます。

\[
2Ag_{2}O → 4Ag + O_{2}
\]

塩化銅(Ⅱ)の分解

化合物の一種である塩化銅(Ⅱ)CuCl2の水溶液に電気を流すと、単体である銅Cuと塩素Cl2に分解することができます。

\[
CuCl_{2} → Cu + Cl_{2}
\]

分子をつくるもの・分子をつくらないもの

先述の通り、純物質は単体と化合物とに分けることができますが、別の分類法として「分子をつくるもの」と「分子をつくらないもの」とに分けることができます。

ここでは、単体と化合物それぞれの「分子をつくるもの」と「分子をつくらないもの」について具体例を挙げながら解説していきます。

単体

分子をつくるもの 酸素・水素・窒素・ハロゲン(17族元素)・希ガス(18族元素)などの気体
分子をつくらないもの 鉄・銅・銀・マグネシウムなどの金属、炭素、硫黄

高校化学で頻出の単体で分子をつくるもの、分子をつくらないものを一覧にすると上の通りです。

ここで、単原子分子について簡単に解説します。(詳しくは共有結合とは?例を挙げて特徴やイオン結合・配位結合との違いを解説!のところで扱います)

単原子分子とは、1つの原子から成り、分子のようにふるまう化学種です。原子の周りには電子が存在しており、その一番外側の電子(最外殻電子)が8個であれば、安定な電子配置となります。(電子配置に関しては【図解】電子配置とは?例題で電子を並べる順番やルール、覚え方を解説!を参照)

表にある酸素、水素、窒素、ハロゲンなどは1つの原子だけでは最外殻電子が安定な電子配置とならないので、2つの原子が結合し、2原子分子として存在します。一方、希ガスは最外殻電子が1つの原子だけで安定な電子配置となるため単原子分子として存在します。(希ガスの電子配置に関しては希ガスの電子配置が安定な理由を参照)

化合物

分子をつくるもの 二酸化炭素・アンモニア・塩化水素などの気体、アルカンなどの鎖状脂肪族、カルボン酸、アルデヒド、アルコール、エーテル、エステル、芳香族化合物などの有機化合物
分子をつくらないもの 酸化銅・塩化ナトリウム・硫化鉄などの金属の化合物

高校化学で頻出の化合物で分子をつくるもの、分子をつくらないものを一覧にすると上の通りです。

分子をつくるものと分子をつくらないものの見分け方

それでは、分子をつくるもの、分子をつくらないものの見分け方について説明していきます。

分子をつくるものの例として、水H2Oが挙げられます。

水分子はH-O-Hのように実際に原子が結合していて、水はH2Oの分子が1つの水分子の粒として機能しています。

水分子と水分子の間は分子間力という、分子をつくる際の原子同士の結合よりも弱い力で引き合っています。(分子間力に関しては分子間力(水素結合・ファンデルワールス力)とは?定義、強さなどを解説!を参照)

一方、分子をつくらないものの例としては、塩化ナトリウムNaClが挙げられます。

塩化ナトリウムNaClは大量のナトリウムイオンNa+と塩化物イオンClが交互に並んで結晶の粒をつくっています。

分子をつくるものと分子をつくらないものの違いは「ここまでが1つの単位(分子)」という区切りの有無です。

分子は分子自体を作っている結合と、分子と分子の間の結合(分子間力)の力の強さが違います。一方、分子をつくらない物質は全部の原子が同じ力で結合しています。

塩化ナトリウムはNaがひとつとClがひとつで1つの分子というわけではなく、イラストのようにNaとClが繰り返し並んでいます。そのため、これをどこで割ってもNaClの繰り返しの数が減るだけで、塩化ナトリウムという物質自体に変化はありません。

単体と化合物の見分け方

高校化学・化学基礎における単体と化合物の見分け方について確認していきます。

まず、大前提として化合物は名前から化合物であると判断できるものが多いです。

例えば、酸化銀は酸素と銀、酸化鉄は酸素と鉄、塩化銅は塩素と銅からできています。

しかし、このような方法で判断するためには、単体について、何が単体であるかという知識をある程度持っておかなくてはなりません。

そこで、高校化学・化学基礎でよく出る単体はあらかじめ覚えておくようにしましょう。

以下、頻出の単体を一通り記載しておきます。

高校化学・化学基礎で頻出の単体

金属単体 アルカリ金属(リチウムLi、ナトリウムNa、カリウムK)
ベリリウムBe
マグネシウムMg
アルカリ土類金属(カルシウムCa、バリウムBa)
アルミニウムAl
クロムCr
マンガンMn
鉄Fe
ニッケルNi
銅Cu
亜鉛Zn
銀Ag
スズSn
金Au
鉛Pb
非金属元素単体 水素H2
ホウ素B
炭素C
窒素N2
酸素O2
ケイ素Si
リンP
硫黄S
ハロゲン(フッ素F2、塩素Cl2、臭素Br2、ヨウ素I2)
希ガス(ヘリウムHe、ネオンNe、アルゴンAr)

単体は他にもたくさん存在しますが、これらの単体は特によく出てくるのでこの機会に覚えておきましょう。

単体と化合物の違い/見分け方まとめ

最後に、この『単体と化合物(定義・違い・見分け方・一覧など)』のページで解説した内容をまとめておきます。

  • 物質は大きく純物質と混合物に分けられる
  • 純物質はさらに単体と化合物に分けられる
  • 1種類の元素で構成される物質のことを単体、2種類以上の元素で構成される物質を化合物という
  • 単体はそれ以上分解することができない。化合物は加熱したり電流を流したりすることで単体まで分解することができる
  • 純物質は単体と化合物に分類することができるが、別の分類法として「分子をつくるもの」と「分子をつくらないもの」に分けることもある
  • 化合物は基本的に名前から分かる。単体は頻出のものを覚えておくべし

単体と化合物に関する演習問題

問1

酸素O2は単体・化合物・混合物のどれに分類されるか。
【問1】解答/解説:タップで表示
解答:単体

O2は1種類の元素(O)で構成されているため純物質の単体である。

問2

水H2Oは単体・化合物・混合物のどれに分類されるか。
【問2】解答/解説:タップで表示
解答:化合物

H2Oは2種類の元素(HとO)で構成されているため純物質の化合物である。

問3

グルコースC6H12O6は単体・化合物・混合物のどれに分類されるか。
【問3】解答/解説:タップで表示
解答:化合物

C6H12O6は3種類の元素(CとHとO)で構成されているため純物質の化合物である。

問4

海水は単体・化合物・混合物のどれに分類されるか。
【問4】解答/解説:タップで表示
解答:混合物

海水はH2O・NaCl・MgCl2などの純物質が混ざっているものなので混合物である。

以上、単体と化合物について解説しました。単体と化合物の定義、違い、見分け方などについて理解できたでしょうか。大学入試において、ある物質が純物質か混合物かを見分ける問題は頻出なので、違いや見分け方を必ず理解しておくようにしましょう。

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

著者紹介詳細