高 1: 化学基礎で土台をつくる

高校の理科では、物理基礎・化学基礎・生物基礎・地学基礎のうち 3 科目を学ぶのが基本です。「科学と人間生活」を含めて 2 科目を学ぶ形もあります。化学基礎は標準 2 単位で、1 年で学ぶなら授業は週 2 時間ほどです。学ぶ学年は、学校によって異なります。

内容は 3 つに分かれます。導入の「化学と人間生活」では、物質を分ける・調べる実験の基本を身につけ、炎色反応や沈殿反応で物質に含まれる元素を確かめます。「物質の構成」では、原子の構造と周期表、化学結合を学びます。「物質の変化とその利用」では、物質量と化学反応式、酸と塩基、酸化と還元を学びます。

最初の単元から実験が続きます。学習指導要領の解説は、砂糖水と食塩水を、なめずに見分ける方法を考える活動を例に挙げています。電気を通すかを調べる、少しだけ乾かして顕微鏡で見るなど、調べ方を自分で考えるところから化学が始まります。

最後の「化学が拓く世界」では、学んだことが暮らしの技術とどうつながるかを確かめます。解説は、安全な水道水をつくる技術、食品を保存する技術、物を洗う技術を例に挙げています。水道水に残る塩素の濃さを測る実験や、セッケンの洗う働きを調べる実験も、ここで扱えます。

最初のつまずきは、化学式を書くことです。イオンからできた物質は、陽イオンと陰イオンの電荷の合計が 0 になる比で組み合わせます。アルミニウムイオン Al³⁺ と酸化物イオン O²⁻ なら、2:3 で合計が 0 になるので、酸化アルミニウムは Al₂O₃ です。

次が物質量(mol)です。原子や分子を 6.02×10²³ 個ずつのまとまりで数え、質量・粒子の数・気体の体積を行き来します。気体なら、0 ℃・1.013×10⁵ Pa で 1 mol の体積は、種類によらず約 22.4 L です。どの量も、いったん mol に直してから考えると迷いにくくなります。

3 つ目が化学反応式の係数です。係数を決めたら、両辺の原子の数を元素ごとに数えて表にし、そろっているかを確かめます。係数の比は、反応する物質の量の比を表しているので、ここでのまちがいはその後の計算すべてに響きます。

日本化学会など 4 つの団体は、6.02×10²³ にちなんで、10 月 23 日を「化学の日」に決めています。この日を含む 1 週間は「化学週間」です。使う数学は、比と割合、10 の何乗の計算が中心なので、計算が苦手でも 1 つずつ慣れていけば大丈夫です。

化学基礎を 1 年で学ぶなら、授業は週 2 回ほどです。単位数や時間割は、学校によって異なります。下の図は、高 1 の 1 週間の例です。

物質量の計算は、1 日 2〜3 問ずつでも続けると慣れてきます。解いたら、g・mol・L などの単位が、式の中で正しく消えているかを確かめます。単位を追えば、割るのかかけるのかで迷わなくなります。

周期表は、原子番号 1〜20 番の元素を、電子の並び方とあわせて書けるようにしておくと役立ちます。解説も、原子番号 20 番までの代表的な元素の電子配置を扱うとしています。高 2 からの化学で出てくる元素の性質も、この並びをもとに整理します。

高 2 から文系・理系のコースに分かれる学校では、高 1 のうちにどちらに進むかを決めます。化学基礎の手ごたえは、選ぶときの材料の 1 つです。選び方は、高 2 のページで紹介します。