化学の基本法則 質量保存・定比例・倍数比例の法則など要点まとめ

化学の基本法則の一覧。質量保存の法則、倍数比例の法則、気体反応の法則の3つは特に重要。

法則 発見人物 内容
質量保存の法則 ラボアジェ 化学反応の前後で物質全体の質量は変わらない
定比例の法則 プルースト 化合物の元素質量比は常に一定
倍数比例の法則 ドルトン 元素A、Bからなる化合物が2種類以上あり、それぞれについて一定質量のAと化合しているBの質量は簡単な整数比になる
気体反応の法則 ゲーリュサック 気体同士の反応で、反応気体と生成気体の体積は(同温同圧において)簡単な整数比になる
アボガドロの法則 アボガドロ 同温同圧同体積において気体の分子数は一定

質量保存の法則

水素と酸素は反応して水になる。水素2gと酸素16gが反応すると18gの水ができる。この18は2と16を足した値であり、反応前後で質量が変わらないことがわかる。

もし17gになったら、1gがどこかの世界に消えてしまったことになる。逆に19gになったら、1gがどこかよその世界からやってきたことになる…。

定比例の法則

水を構成している水素と酸素の質量比は上で求めたように2:16、すなわち1:8である。水がどのような状態になっても、どのような質量であっても、この比は変わらない。

定比例の法則があるからこそ物質を一つの化学式として表現できる。

倍数比例の法則

窒素と酸素が反応すると一酸化窒素と二酸化窒素の両方ができる。一酸化窒素と二酸化窒素を集めて質量を計測するとこのようになる。

説明 一酸化窒素 二酸化窒素
総質量 30mg 46mg
窒素質量 14mg 14mg
酸素質量 16mg 32mg

窒素質量を14mgにした時の一酸化窒素と二酸化窒素の酸素質量はそれぞれ16mgと32mgであり、比にすると1:2である。簡単な整数比になった。

窒素の質量を同じにして、酸素の質量を比べる。これが倍数比例の法則のポイントである。

気体反応の法則

一酸化炭素と酸素が反応すると二酸化炭素ができる。一酸化炭素と酸素をそれぞれ44.8mlと22.4ml用意すると、過不足なく反応して44.8mlの二酸化炭素ができる。

一酸化炭素 酸素 二酸化炭素
44.8ml 22.4ml 44.8ml

この3つの体積は2:1:2となり、簡単な整数比になることがわかる。これを気体反応の法則という。

アボガドロの法則

0度、1atm(1.01×105Pa)において22.4Lの気体には6.02×1023個の分子が含まれているという法則。

水素も酸素もアルゴンもすべて、同じ個数が集まると同じ体積になる。

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