こんにちは！
群馬県太田市の逆転合格専門個別指導塾「武田塾太田校」です！
高校生当時、理系学部を志望していたので理系のクラスにいたのですが
決して「理系科目が得意だったから」ではありませんでした。
数学はまだできている方でしたが、理科、特に化学は計算問題を中心に苦手でした…。
※イメージ図
化学の計算は桁数の多い数や濃度や物質量など
問題を解くために必要な数値が多く登場するので、公式を覚えても
"今、何を計算しているのか"がわからなくなってしまっていたんですよね…。
ですが、化学の計算で「あること」に気を付けながら計算をしたら
スラスラと問題を解けるようになったのです！
今回は、そんな化学計算のコツについてお話していこうと思います！
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[目次] |
そもそも化学は初めのほうでつまづきやすい科目！
まず、一口に「化学」と言っても色々な分野がありますよね。
原子・分子、電池・電気分解、無機化学、有機化学など…
この中で最初に大きく立ちはだかる壁として物質量(mol)という分野があります。
比較的序盤の方で習う分野ですが、皆さんの中にも
物質量の計算の辺りから内容が良く分からなくなってきた…
という人は多いのではないでしょうか？(かく言う僕もそうでした…)
物質量は高校化学で初めて登場する考え方なので、なかなか馴染みがない上に
それに合わせて溶液の濃度についての考え方(モル濃度)も登場するので
どれがどういう意味のものなのかという整理がつきにくい部分です。
その結果、良くわからないまま次の単元に進んでしまう
ということに繋がってしまうのです。
では、どういったことに気を付けて計算すればよいのでしょうか？
化学計算で重要なのは「単位」！
正解は、ズバリ"単位"です！
「え？単位に気を付けるだけ？」と皆さん思うかもしれませんが、実はかなり重要です！
一度、物質量の分野で頻出なものを単位と一緒に見ていきましょう。([]内が単位です。)
・物質量[mol]
・アボガドロ定数 6.0×10^23[個/mol]
・モル質量[g/mol]
・モル濃度[mol/L]
・密度[g/L]もしくは[g/cm^3] (1L=1000cm^3)
単位は基本的に「1"右側"あたりの"左側"の量」という形で表されています。
なので、モル質量[g/mol]は"1molあたりの質量"のことを意味し
モル濃度[mol/L]は"1Lあたりの物質量"のことを意味しています。
ここまでは皆さん大丈夫ですか？
ここでポイントとなるのが
単位は計算の中で文字のように扱える！
ということです。
「単位は計算の中で文字のように扱える」ってどういうこと？？
いまいちピンとこない人もいると思うので例として速さ[m/s]について考えてみます。
「速さ10m/sの車が5秒間に進む距離」を求めてみると、10[m/s]×5[s]=50[m]
とても簡単な式ですが、この計算の中で単位がどのように変化しているのか見てみましょう。
単位に着目したいので数値を省略すると
m/s × s = m
掛け算をしたときに速さ[m/s]の分母にあった秒[s]の文字が消えて
距離[m]が残っていることが分かりますね！
つまり、求めたいものの単位と同じ形になるように立式すればよい
ということになります！
例題: 2.0mol/LのNaCl溶液200mLに含まれるNaClの物質量はいくらか？
求めたいものは物質量[mol]なので、モル濃度[mol/L]のLが消えれば大丈夫そうですね！
溶液の体積と掛け算したいところですが、単位を合わせないといけないので200mL=0.2L
よって、 2.0[mol/L]×0.2[L]=0.4[mol] となります。
このように、式に用いる値の単位をしっかり把握していれば複雑な計算の中でも、
この式は何を求めているのかが一目でわかるようになります。
また、計算結果の単位が求めたいものとは別のものになっていれば
式の立て方が間違っていた、ということにもすぐに気づけるので
その式で求めたいものが本当に求められたかどうか
というのもわかりやすくなるのです！
今回のまとめ
化学に限らず、物理や生物など理科全般において単位はとても重要なものです。
単位系を調べてみたら求めたいものと一致しなかった、となるだけでも
どこかで計算ミスをしていることに気付けるので簡易的な見直しの手段としても使えます。
もちろん実際の試験問題では、例に出したような簡単な問題はなかなか出てきませんが
どんな難しい問題でも根底にある考え方は変わりません。
求めたいものが何か、どんな単位で表せるものなのか
そして自分が求めた値の単位系が求めたいものと一致しているのか
これらに気を付けて問題に取り組めれば計算問題の精度はグッと上がります。
この記事を読んだこの日から「単位に気を付けた計算」を是非実践していってほしいです！
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