元素と単体の違い

化学の初歩の初歩と思われる質問なのでここで質問するようなものではないかもしれませんがご容赦下さい。
タイトルの通り、元素と単体の意味の違いがわかりません。学校の教科書には、「元素は物質の構成成分を、単体は実際の物質を意味している」とあります。
それで、僕が疑問に思った問題は、「銅を精製する工場から、＊銅＊を含む水が流れ出て、公害を起こした」という文の中の＊銅＊は元素、単体どちらの意味かとういうものです。この問題の答えは「元素の意味」なのですが、なぜそうなるのかわかりません。教えてください。この問題に限らず一般的な元素と単体の意味の違いをわかりやすく説明していただけないでしょうか。
よろしくお願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： DASS 回答日時： 2002/08/04 01:37

「元素」とは、名前のことです。

たとえば、「時計」というのと同じです。
世の中にはいろいろな時計がありますが、すべての時計は”時間を表示する物”という性質を持つという点では共通しています。

同じように、”銅の性質（正確には、原子核内に陽子が２９個存在する物）を持つ物（原子）”に対して「銅」という「名前」を与え、この名付けのことを「元素」と呼んでいるのです。

従って、たとえ「銅」の固まりが化学反応を起こして「硫酸銅」になったとしても、（原子核までは変化しませんから）「銅としての性質」は失いませんので、「銅」という元素であると言えます。

問題の、「精製工場から流出した＊銅＊」の「＊銅＊」は、「銅という性質を持った物の名前」のことを意味していますよね。
ですから、「元素」の方なのです。

「単体」とは、同じ元素で構成された「物質」のことです。
元素レベルでの混ざり物がない物体、ということですね。

たとえば「純度１００％の金の指輪」とは、「元素の名前として'金'と名付けられた原子のみが集まってできている固まり」のことですので「金の単体である」と言えるでしょう。

もちろん、＃２の回答のように、「精製工場から流出したのが純度１００％の銅の固まり」だったら、「単体」が正解ですが、たぶんそれはあり得ないことだと思います。

No.8 回答者： nozomi500 回答日時： 2002/08/05 08:00

No.3です。

もうしわけありません。「同素体」と「異性体」まちがえていました。
No.4の説明が正しいです。あと「黄リンと赤リン」というのもありました。

この回答へのお礼

この場を借りて。
回答してくださったみなさんありがとうございました。
疑問はすっきり解消です。
今後もよろしくお願いします。

お礼日時：2002/08/06 13:36

No.7 回答者： aster 回答日時： 2002/08/04 22:28

　

物質・物体を、細かく割って行くと、最後はどうなるのか、という問題は古代から尋ねられていました。どうしてこういう疑問が出て来たかというと、物質は、例えば、燃やすと変化し、複数のものに分解することが分かっていたからです。あるいは、腐敗によって、生物の身体や、生物から作った食料などは、分解して変化します。

木材を燃やすと分かりますが、煙と炎と熱が出て、後に、灰が残ります。すると、木材というのは、「煙＋炎＋熱＋灰」から出来ていたのか、ということになります。

色々な物質や物体が、変質したり分解したり、燃えて変化したりするのを観察して行くと、どうも世界にある色々な物質は、「土」「水」「火」「空気」からできているように考えられます。これを古代の四元素説と言いますが、東西の世界で、世界や物質は、こういう元素でできているのだという考えが長いあいだ続きました。

しかし、中世などで、東西で、錬金術の研究が行われると、もっと複雑なものが元素ではないのかという考えが出てきます。アラビアでも、物質の基本について色々と研究が行われ、硫酸とか塩酸とかが、色々なものを溶かしたり、化合変化を起こすことが分かってきました。化学 chemistry という言葉は、アラビア語から来ています。

近世になって西欧では、系統的に化学実験や化学分析が行われ、物質は、「分子」という単位の物質からできているということが分かりました。しかし、分子で出来た物質と別の分子で出来た物質を反応させると、また別の分子ができることも確認されました。

例えば、炭を燃やすと、ある気体が発生することが分かります。この気体を集めると、そのなかに、動物を入れると、みな死にます。また、その気体のなかでは、火が燃えないことが確認されました。

炭（●）と空気のなかの何か（○）が一緒になって、火がそのなかで燃えない気体（◎）ができるということですから、●＋○＝◎ということになります。ということは、この火が燃えない気体（◎）は、炭（●）と何かの気体（○）からできているのだとなります。

たくさんの実験をして、色々なものを反応させて調べると、何時も決まった組み合わせの反応では、決まったものができてくるということが分かり、「分子」はもっと基本的な「原子」という物質からできているということが分かりました。

物質を細かく割って行くと、「分子」になるのですが、分子は「原子」からできているということが分かったのです。

物質によっては、どうしても別の分子や原子に分解したり、変化したりしないものがあることが分かります。たいていの物質は、別の分子や原子に変化したり、分解するのですが、どんなに細かくしても、色々反応させても、同じ原子しか出てこないものがあるのです。

物質は、分子と分子の集まりでできているということがはっきりしました。

分子が、更に細かく原子に分かれるものと、分子が、複数の原子に分解せず、どうもそのような分子は、一種類の原子からできている分子だと考えるしかない物質があることが分かったのです。

複数の原子からできている分子から作られる物質を、「化合物」と言います。しかし、一種類の原子から分子ができている物質は、複数種類の原子が化合しているのでなく、単一の種類の原子からできているので、これを、「単体」と呼ぶのです。

具体的に言うと、炭が燃えるというのは、炭の主成分である「炭素単体（Ｃ）」が、「酸素分子（Ｃ2）」と化合して、「二酸化炭素（ＣＯ2）」ができるのだということです。

酸素分子は、酸素原子だけからできているので、酸素単体です。それに対し、二酸化炭素は、炭素と酸素の原子からできているので、化合物ということになります。

金や銀や銅や鉄などの金属は、普通は別の金属が混じっていて、「合金」を作っていて、単体ではないのですが、純粋に金や銅だけで、金属を作ることもでき、こういう金や銅や銀は、金の原子や銀の原子からできているので、「単体」になります。

「元素」というのは、「原子」とほぼ同じ言葉ですが、原子というのは、普通の化学反応では、それ以上分解しない、もっとも小さな物質の単位に名づけられた名称で、元素は、そういう原子を、具体的に表などにして、原子の種類の一覧を示したとき、酸素の原子も炭素の原子も、分解できない最小単位の物質という意味で、原子ですが、そういう物質の種類のことを、元素と呼びます。

原子というのは、分子より小さな物質の単位のことで、元素というのは、色々な原子の具体的な種類のことです。

物質は、すべて元素からできています。そのなかで、化合物となっている物質と、単体としてできている物質があり、単体は同じ元素でできているのに対し、化合物は複数の元素が化合してできているのです。

＞「銅を精製する工場から、＊銅＊を含む水が流れ出て、公害を起こした」という文の中の＊銅＊は元素、単体どちらの意味かとういうものです。

「銅を含む水」という表現からは、要するに、「元素としての銅」が含まれている水という意味になり、その時、元素である銅を含む物質は、単体もあれば、化合物もあるので、答えを「単体」とすると、「銅を含む化合物」の場合が無視されていますから、「単体」は答えとして間違いになります。

単体、化合物どちらも、銅の元素を含みますから、「銅の元素」のことを指すと考えた方が正しいのです。これなら、単体としての銅が水に混じって流れてきている場合も、化合物に含まれる銅が、水に溶けて、また混じって流れてきている場合も、話に合うのです。

なお、単体と元素の違いは、単体は単一種類の元素が結合してできた物質です。この結合の仕方に色々な場合があると、同じ炭素という元素でできた単体なのに、炭と石墨、ダイアモンドというような違った物質になります。これらは、炭素元素からできる単体なのです。しかし、炭とダイアモンドでは、違う物質だとなります。

金属などは、元素一個だけでも単体になれます（すぐに他の元素と化合しますが）。ヘリウムなどの不活性元素は、元素一個でも、単体として、安定して存在しています。
　

No.6 回答者： Rossana 回答日時： 2002/08/04 15:55

下のＵＲＬで樹形図状にして分類しましたが、簡単にいうと単体というのは『銅Cuのみでできているもの』、一般的に言えば『「一種類の」元素のみ』で出来た物質のことです。

　この問題では単体は単独で実在する物質であり、元素は単に構成成分の事を言っているだけです。
　本当に純100%な銅っていうのはないと思いますが、このような問題では多めに見れば10円玉が流れたら単体と言えると思います。10円玉は純100%じゃないですが、多めに見れば銅だけでできていますよね。その『だけ』ってところが単体か元素かを見分けるポイントです！

参考URL：http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=276100

No.4 回答者： zabuzaburo 回答日時： 2002/08/03 21:31

回答に登場した他の用語について補足します。

1種類の元素でできているもの(O2など)を『単体』、
2種類以上の元素でできているもの(CO2など)を『化合物』といいます。
単体と化合物をあわせて『純物質』といい、
言い換えれば『純物質』は『単体』と『化合物』に分類されます。

同素体というのは
『同じ元素からなる単体同士で、構造・性質の異なるもの』
であり、例えば酸素(O2)とオゾン(O3)のような関係です。
二酸化炭素(CO2)と一酸化炭素(CO)は同じ元素からなりますが、
これらは単体ではなく化合物なので、同素体とはよびません。

No.3 回答者： nozomi500 回答日時： 2002/08/03 21:16

区分が違う、というのがまずあります。

酸素気体（Ｏ2）のように単一元素だけでできた物質は「単体」です。とうぜん、金属の状態の銅も。コレに対し、複数元素からできたＣＯ2などは「化合物」

教科書の説明通りで、「構成成分」としての銅が公害の原因となっているわけです。「単体」か「化合物」か、そういうことは問題になっていない。（酸化物であったり、硫化物であったり、いろいろあるだろうが、）

「ダイオキシン」などは、塩素化合物ですが、塩素自体は、食塩などで普通に体内に含まれており、これが「元素」として問題になるわけでない。

※「同素体」というのは、化学式を書いたときに、構成元素の種類や数は同じなのに、並び方が違うので性質が違う物質のこと、じゃなかったですか？

No.2 回答者： zabuzaburo 回答日時： 2002/08/03 21:06

銅の精錬工場で作られた銅の金属が余ってしまい、

しかたなく川に銅のかたまりをプカプカと
(銅は浮きませんが)流していたのなら、
その「銅」は単体を表しています。
しかし、実際に流しているのは銅の化合物であって、
その化学式を調べるとCuが含まれている、という意味です。

次の例はどうでしょう。

(1)水は水素と酸素からできている。
(2)空気は主に窒素と酸素からなっている。

私たちは呼吸するのに「酸素」を必要としています。
水の化学式は「H2O」であり、
確かにその中に酸素(O)という元素が含まれていますが、
水の中に顔を突っ込まれたら息ができません。
私たちの呼吸に必要な酸素は「O2」という酸素の単体だからです。

No.1 回答者： Myrddin 回答日時： 2002/08/03 20:08

　うまく説明できるかどうかわかりませんが……。

「元素」は、そのものに含まれている成分、「単体」はその化合物そのものということになります。
「単体」は基本的にほぼ100%その元素原子で構成されているもの。単体の差異をそれぞれ「同素体」といいます。「同元素体」と覚えてます。

　つまり、「単体」とは物質の中でもきわめて限られた範囲で使われる言葉なんです。その元素のみで作られているものですから。
　それに対して「元素」は、すべての化合物の成分を表す言葉です。
　たとえば、「人体の構成元素は炭素、水素、酸素、窒素、イオウに代表される」という表現がされます。

　問題においては、『銅（単体）を生成する工場から、銅（化合物）を「含む」水が流れ出て……』というふうに考えます。
「含む」という言葉が使われているので単体ではありません。ふつう銅のみが流れ出ることはあり得ませんから。
　つまり、答えは「元素」となります。