理論化学

原子の大きさは?元素や分子とはどう違う?

はじめに

物質は、原子という小さな粒子の集まりです。原子はどのくらいの大きさなのでしょうか。また、原子とよく間違えられる言葉に、「元素」や「分子」という言葉ありますが、このこれらの言葉は同じ意味ではありません。

ここでは、原子と元素、そして分子について学び、その言葉の意味するものについて見ていきましょう。

原子の大きさ

ケミ太

原子って何ですか?

博士

物質を小さくしていくと、最終的にこれ以上分割できない粒子になるよね。その粒子を原子というよ。大きさは直径で言うと10−10m程度と言われている。10−9mが1nm(ナノメートル)だから、だいたい0.1nmくらいだね。

ケミ太

それってどれくらいの大きさなんですか?

博士

うーむ、例えばアルミニウム原子を約2億倍するとテニスボールの大きさになるんだけど、テニスボールを約2億倍すると地球の大きさになると言われているよ。

ケミ太

ものすごーく小さいってことはわかりました!この原子っていうのが集まって色々な物質のがつくられるんですね。

原子の種類

博士

ところで、原子は今何種類あるか知ってるかな?

ケミ太

うーん、100種類くらいですか?

博士

なかなか鋭いね。現在118種類が確認されているよ。この原子の種類のことを元素と呼ぶんだよ。

ケミ太

水の化学式がH2Oというのは有名ですが、水は3つの原子、もしくは2つの元素からなる物質ということでいいですか?

博士

それでいいよ。
原子は英語でatom(これ以上分割できないの意味)元素はelementと、意味も違うので使い分けられるようにね。

分子とは何か

ケミ太

あれ、そういえば「分子」って言葉もよく聞きますが、原子や元素とはどう違うのですか?

博士

分子とは、物質を「性質をのこしたまま」分割した最小単位なんだ。

ケミ太

うーん、よくわかりません。

博士

例えば、水の分子は先ほども出てきたようにH2Oだね。
これはさらに水素原子Hと酸素原子Oに分割できるけど、それは水としての性質は消えてしまうんだ。

ケミ太

ははぁ。だから水という性質が残る最小の粒はH2Oのカタマリであり、これを分子というのですね!

博士

そういうことだよ。
同じように、酸素といえば「ものを燃やすはたらき」や「呼吸に必要な物質」という性質があるんだけど、それは酸素分子O2のことであり、酸素原子Oではないんだ。

ケミ太

ということは、空気中にある酸素は酸素分子O2なんですね。性質をもつのが分子という意味がわかってきました。
O2の2ってなんだろうってずっと思っていたんです。

博士

ちなみに分子には、原子ひとつの状態で性質を持てる「単原子分子」、2つの原子がつながって性質を持つ「二原子分子」3つ以上の原子がつながって性質を持つ「多原子分子」があるよ。

単体と化合物

博士

あともう1つ、酸素O2のように、1種類の元素のみからなる物質を単体、H2Oのように、2種類以上の元素からなる物質を化合物というよ。

博士

原子・分子・元素・単体・化合物物の意味をしっかり答えられるようにね。

ケミ太

それにしても、分子って種類がたくさんあって覚えるのが大変そうです。

博士

沢山あるけど、有名な分子については覚えていかないとね。
まぁ出てきたときに少しずつ覚えていけばいいよ。

まとめ

✔︎物質を分割したときの最小単位を原子という
✔︎物質の性質を残したまま分割した最小単位を分子という
✔︎1種類の元素のみからなる物質を単体という
✔︎2種類以上の元素からなる物質を化合物という

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