元素、化合物、および混合物

物質は、空間を占有し質量を持つ私たちの周りのすべてのものです。化学では、物質は主に3つのカテゴリーに分類されます: 元素、化合物、および混合物です。これら3種類の物質を理解することは基本的であり、物質がどのように構造化され、相互にどのように作用するかを明らかにします。

元素

元素は、1種類の原子のみを含む純粋な物質です。各元素は、その核内の陽子の数、つまり原子番号によって識別されます。周期表は、既知のすべての元素を原子番号の増加に従って配置しています。

一般的な元素の例には次のものがあります:

水素 (H)
酸素 (O)
炭素 (C)
鉄 (Fe)

上記のビジュアルでは、円を使用して水素原子の簡単な表現が作成されています。スケールは正確ではありませんが、元素の個々の原子を単一の単位として視覚化するのに役立ちます。

化合物

化合物は、2つ以上の異なる種類の原子が一定の比率で結合して形成される物質です。化合物は、それらの構成要素となる個々の元素とは異なる特性を持っています。例えば、水は水素と酸素からなる化合物です。

それは化学式で表されます:

H2O

この図は、2つの水素原子 (赤) と1つの酸素原子 (青) が結合して水分子を形成する様子を示しています。元素とは異なり、化合物はそれを独自に定義する特定の特性と化学式を持っています。

他の例

二酸化炭素: CO2
塩化ナトリウム (食塩): NaCl
アンモニア: NH3

化合物は常に一定の比率で元素で構成されています。例えば、二酸化炭素では、炭素原子1つに対して常に2つの酸素原子があり、2:1の固定比を示しています。

混合物

混合物には、化学的に結合していない2つ以上の物質が含まれています。混合物の成分はそれぞれの特性を保持し、通常は物理的方法で元の形に分離することができます。

混合物の種類

均一混合物

均一混合物、または溶液は、一様な組成を持っています。それの例として、塩が水に完全に溶け込んで混合物が均一に見える塩水溶液があります。

不均一混合物

不均一混合物では、異なる物質が分離したままで、しばしば視覚的に区別できます。例えば、サラダでは、レタス、トマト、キュウリなどの個々の成分を視覚的に確認できます。

このビジュアルでは、各色の長方形がサラダの異なる成分を表し、不均一な混合物の成分が別々に表示される方法を示しています。

混合物を分離する方法

混合物の分離に使用される一般的な技術の一部は次のとおりです:

ろ過: 固体と液体を分離するために使用されます。例えば砂と水。
蒸留: 液体を加熱して蒸気にし、次にその蒸気を冷やして再び液体にすることを含み、通常は液体を互いに分離するために使用されます。
蒸発: 溶解した固体を液体から分離するために使用されます。例えば、水から塩。
磁気分離: 鉄粉を砂から分離するなどの磁性物質を非磁性物質から分離するのに有用です。