二酸化炭素の化学反応式と原子の数についての疑問を解消しよう

化学反応式を書くときに、原子の数が合わないように感じることがあります。例えば、二酸化炭素の化学反応式「C + O₂ → CO₂」において、酸素（O）は2つなのに炭素（C）が1つしかないのではないかと疑問に思う方も多いです。今回はその疑問を解消するために、化学反応式と原子の数がどのように関係しているかを説明します。

化学反応式の基本

化学反応式は、化学反応を表現するために使われます。反応式の右辺と左辺には、反応に関わる物質が記載されますが、重要なのは「質量保存の法則」に基づき、反応の前後で原子の数が変わらないことです。つまり、反応式の左側と右側で、各元素の原子数が一致しなければなりません。

「C + O₂ → CO₂」の反応式

この反応式では、炭素（C）と酸素（O₂）が反応して二酸化炭素（CO₂を生成するという反応を示しています。疑問に思われたように、酸素分子（O₂）の酸素原子は2つですが、生成物であるCO₂の酸素原子は2つです。これがなぜ成り立つのかというと、酸素分子（O₂）が反応して二酸化炭素（CO₂）を形成する過程において、反応する酸素原子が2つ一緒に結びついているからです。

質量保存の法則

反応式において重要なのは、質量保存の法則です。これにより、反応式の左辺に含まれる原子の数と、右辺に含まれる原子の数が一致する必要があります。「C + O₂ → CO₂」の場合、炭素原子は1つ、酸素原子は2つ、そして生成されるCO₂にも1つの炭素原子と2つの酸素原子があります。このため、反応式は正しいものとなります。

反応式を整えるための係数の使い方

化学反応式では、反応物と生成物の分子の数を調整するために係数を使うことがあります。例えば、次のように反応式に係数を付けてバランスを取ることができます。

C + O₂ → CO₂

ここで、左辺と右辺の原子数を一致させるためには、次のように係数を調整することができます。

2C + O₂ → 2CO₂

これで、両辺の炭素原子と酸素原子の数が一致します。

まとめ

化学反応式において、反応の前後で原子数が一致することが求められます。二酸化炭素の反応式「C + O₂ → CO₂」においては、酸素分子（O₂）の酸素原子が反応して、二酸化炭素（CO₂）の酸素原子と1:1で結びつきます。このように、化学反応式は質量保存の法則に基づいて成り立っています。