混合物と純物質、単体と化合物の違いを徹底解説【分離・精製方法も】

混合物と純物質、単体と化合物の違いを徹底解説【分離・精製方法も】

混合物と純物質、単体と化合物の違いって難しいな。区別のコツとかあるのかな?

物質を混合物と純物質、単体と化合物に分類する時ってややこしいですよね。とはいえ物質の分類は簡単なので、1度理解すれば誰でもできるようになります。

この記事では物質の分類の方法から、分離・精製方法まで詳しく解説します。

物質の分類は4種類だけ

物質の分類は難しく感じるかもしれませんが、4種類だけしかりません。

上の図の通りで、「物質は純物質と混合物」「純物質は単体と化合物」に分類することができます。

単体の一部に同素体がありますが、難しく考える必要はありません。おまけみたいなものなのでこちらも詳しく説明します。

それではそれぞれ順番に解説していきます。

混合物

混合物とは2種類以上の物質が混じり合ったものです。

例えば空気、石油、みかんジュース、海水なんかが混合物になります。

よく海水が混合物かどうか問題に出題されますが、海水は水(H2O)、塩化ナトリウム(NaCl)などの純物質から構成されているので混合物になります。

ちなみに混合物を分離・精製すると純物質になります。分離・精製の方法は記事の後半で詳しく解説しています。

純物質

純物質とは1つの化学式で表すことができるものです。

例えばO2(酸素)、H2O(水)、CO2(二酸化炭素)なんかが純物質になります。

単体

単体とは純物質の中で1種類の元素でできているものです。

例えばO2(酸素)、N2(窒素)なんかが単体になります。

化合物

化合物とは単体とは違い2種類以上の元素でできているものです。

例えばH2O(水)、CO2(二酸化炭素)なんかが純物質になります。

同素体

単体の一部に同素体という種類がありますが、一言で言うと”同じ元素からなる単体で、性質の異なる単体のこと”です。

有名な例では、ダイヤモンドと黒鉛があります。この2つは同じ炭素Cで構成されていますが、性質が違います。ダイヤモンドは硬く電気を通しませんが、黒鉛はやわらかく電気を通します。

ちなみに同素体は下記の4つを覚えておけば大丈夫です。

  • S(硫黄) ・・・ 斜方硫黄、単斜硫黄
  • C(炭素) ・・・ ダイヤモンド、黒鉛
  • O(酸素) ・・・ 酸素、オゾン
  • P(リン) ・・・ 赤リン、黄リン

ちなみに覚え方には語呂合わせがあって、

SCOP(スコップ)

と覚えるといいですよ!

単体と元素の区別のコツ

突然、元素という言葉が出てきたので戸惑うかもしれませんが、単体と元素は同じ名称で呼ばれることが多いので区別がつけずらく混乱する人が多いです。

ほぼ同じ意味なのですが、問題を解く時に単体と元素の意味を理解しておかないと回答できなかったりするのでしっかり理解しておきましょう。

ざっくりですが、

  • 単体 → 実際の物質
  • 元素 → 何かを構成する成分

上記の通りです。

これだけじゃわからない方も多いと思うので実例を出して解説します。

「インターハイで銅メダルを取った」という時の銅が単体です。実際に銅で構成されているので単体ということになります。

一方で「窒素は空気に多く含まれている」という時の窒素は元素です。何かを構成する成分だからですね。

ざっくりとでも良いので単体と元素の意味は理解しておきましょう。

混合物の分離・精製は3種類

混合物は分離して純物質にできるということをお話しましたが、ここではその分離方法について説明します。

混合物から純物質を取り出すことを分離取り出した物質から不純物をの取り除いて純度を高くすることを精製と言います。

混合物の分離・精製は下記の3種類です。

  1. ろ過
  2. 蒸留・分留
  3. 再結晶

それぞれ詳しく見ていきましょう。

その1. ろ過

混合物が液体と固体の場合に使う方法です。
※固体はその液体に解けにくいものになります。

ろ過ではろ紙で分離するのですが、液体は通しますが、固体は通さない性質があります。

その2. 蒸留・分留

混合物の沸点の差を利用して分離する方法です。

混合物の成分物質の沸点の差を利用して分離・精製する方法を蒸留その中でも沸点の違う2種類以上の液体の混合物を蒸留によって分離する方法が分留と呼びます。

海水から水を分離する方法もこの蒸留です!

蒸留していくと濃度が大きくなるので、海水の温度は上昇します。しかし温度計は水蒸気の温度を図っているため蒸留中は100℃になります。ちなみに海水の温度が上昇して、急激な沸騰を防ぐために沸騰石を入れます。

このポイントは試験でも頻出なのでしっかり覚えておきましょう!

その3. 再結晶

温度による溶解度の差を利用して、少量の不純物が入っている結晶から不純物を取り除く方法が再結晶です。

※解けている不純物の少量は液体中に残るため完全に分離することはできいません。

まとめ

以上ですが、混合物と純物質、単体と化合物の違いは理解できましたでしょうか?

合わせて分離・精製方法も頭に入れておくと試験では怖いもの無し。

最後に混合物と純物質、単体と化合物の違いを下記の図でおさらいしておきましょう。

また分離・精製方法は下記の3つ。

  1. ろ過 ・・・ 混合物が液体と固体の場合に使う方法
  2. 蒸留・分留 ・・・ 混合物の沸点の差を利用して分離する方法
  3. 再結晶 ・・・ 温度による溶解度の差を利用して、少量の不純物が入っている結晶から不純物を取り除く方法

しっかり頭に入れてどんな問題がきても怖くない状態にしておきましょう!

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