物質の性質と分類

1

密度——物質の「重さの詰まり具合」

同じ大きさの箱に、木と鉄を詰めたとき、どちらが重い？答えは鉄。同じ体積でも、物質によって「中身のぎっしり具合」が違うからだ。この「ぎっしり具合」を数字で表したものが密度である。

密度が水より小さいものは水に浮き、水より大きいものは水に沈む。木の板が水に浮くのも、鉄のクギが水に沈むのも、この密度の違いで説明できる。

同じ大きさの箱に、木と鉄を詰めたとき、どちらが重い？当然、鉄のほうが重い。これは「同じ体積でも質量が違う」から——その違いを数値で表したものが密度です。

FORMULA — 密度の公式密度（g/cm³） = 質量（g） ÷ 体積（cm³）体積の単位は cm³（＝mL）を使う。1 cm³ = 1 mL

図1：同じ体積（例：100 cm³）の物質を比べた場合の密度の違い

📊 代表的な物質の密度（常温・常圧）

物質	密度（g/cm³）	常温での状態	水との関係
木（松）	約 0.5	固体	水に浮く
氷	約 0.917	固体	水に浮く（特異）
水	1.00（4℃）	液体	基準
アルミニウム	2.70	固体	水に沈む
鉄	7.87	固体	水に沈む
銅	8.96	固体	水に沈む
鉛	11.3	固体	水に沈む
金	19.3	固体	水に沈む

🔑 POINT

密度が1.0 g/cm³（水の密度）より小さい固体は水に浮き、大きい固体は水に沈む。氷が水に浮くのは、氷の密度（約0.917）が水より小さいから——身近で重要な例外。

🧮 密度の計算例

体積 40 cm³ の金属のかたまりを量ったら、質量が 108 g だった。この金属は何か？

密度 = 108 g ÷ 40 cm³ = 2.70 g/cm³

→ 表と照らし合わせると アルミニウム とわかる。このように、密度は物質を見分けるための重要な手がかりになる。

❌ よくある誤解

誤：密度が大きい物質は、体積が大きくても必ず重い正：密度は「同じ体積あたりの質量」であって、物体全体の重さそのものではない。密度が小さくても体積が非常に大きければ、密度が大きく体積が小さいものより重くなることがある

例えば発泡スチロールの大きな箱(密度は小さいが体積が大きい)は、小さな鉄のネジ(密度は大きいが体積が非常に小さい)より重くなることがある。「密度」と「質量（重さ）」は別の量であることに注意。

2

融点・沸点——物質が変わる温度

氷を温めると水になり、水をさらに温めると水蒸気になる。固体が液体になる温度を融点、液体が沸騰して気体になる温度を沸点という。

水のような純粋な物質は、融点・沸点がきっちり決まった値になる。一方、いろいろな物質が混ざった水溶液などは、融点・沸点がぼんやりとした幅を持つ。この違いを利用すると、混ざりものの中身を見分けることができる。

融点とは固体が液体になる温度、沸点とは液体が気体（沸騰）になる温度のこと。純物質はこの温度が決まっており、混合物は一定でない——この違いが物質の見分けに使える。

図2：純物質は融解・沸騰の間、温度が一定に保たれる（混合物は一定にならない）

🌡️ 代表的な物質の融点・沸点（1気圧）

物質	融点（℃）	沸点（℃）
水（H₂O）	0	100
エタノール（C₂H₅OH）	−115	78
食塩（NaCl）	801	1413
鉄（Fe）	1538	2862
アルミニウム（Al）	660	2519
酸素（O₂）	−219	−183
窒素（N₂）	−210	−196

🔑 POINT

純物質の見分け方：加熱しながら温度を記録する。融解中・沸騰中に温度が変わらない（グラフが水平になる）なら純物質。
混合物は「融点が決まらない」「沸点に幅がある」ため、この方法で区別できる。

💡 なぜ融解中・沸騰中は温度が一定になるのか？加熱によって加えられた熱エネルギーは、状態変化のあいだ「粒子どうしを結びつけている力を振り切るため」だけに使われ、粒子の運動を速める(＝温度を上げる)ためには使われない。そのため、固体がすべて液体に変わり終わるまで温度は一定のまま保たれる。この間に使われる熱を「潜熱」という。

3

有機物と無機物

砂糖やデンプン、プラスチックなど、もともと生き物や生き物由来のものに多い物質を有機物、それ以外の食塩や鉄、水などを無機物という。一番かんたんな見分け方は「燃やしてみること」——有機物を燃やすと必ず二酸化炭素と水が出てくる。

4

金属と非金属

鉄のスプーンはピカピカ光り、電気を通し、熱いお湯を入れると柄まで熱くなる。こうした「光る・電気を通す・熱を伝える・たたくと伸びる」という性質をもつ物質を金属、持たない物質を非金属という。

物質（特に固体）を見たとき、「金属かどうか」を見分けるポイントは4つある。金属は非金属と異なる独特の性質を持ち、その性質が工業・生活に生かされている。

図4：金属に共通する4つの性質（非金属はこれらの性質を持たない）

📋 金属と非金属の比較

性質	金属（例：鉄・銅・Al）	非金属（例：プラスチック・ガラス・木）
光沢	✅ 金属光沢あり	❌ 光沢なし（例外：黒鉛など）
電気	✅ よく通す	❌ 通さない（例外：黒鉛）
熱	✅ よく伝わる	❌ 伝わりにくい
加工	✅ 延ばせる・曲げられる	❌ もろいものが多い
密度	大きいものが多い	小さいものが多い

❌ よくある誤解

誤：電気を通す物質は、すべて金属である正：黒鉛（鉛筆の芯の主成分、炭素の単体）は非金属だが電気を通す、という重要な例外がある

金属光沢がなく、たたいても薄く延びない黒鉛は非金属に分類されるが、特殊な結晶構造のために電子が動きやすく、電気を通す。「電気を通す=金属」と短絡しないよう注意。

💡 なぜ金属は電気や熱をよく通すのか？金属の中では、原子から離れた電子(自由電子)が金属全体を自由に動き回っている。電圧をかけるとこの自由電子が一方向にいっせいに移動するため電流が流れ、熱を加えると自由電子が熱エネルギーを素早く運ぶため熱も伝わりやすい。この「自由電子」の存在が、金属光沢・展性・延性も含めた金属特有の性質すべての元になっている。

5

物質の分類まとめ

図5：物質の分類まとめ（純物質と混合物、単体と化合物、有機物と無機物）

🎯 テストでの問われ方定期テストでは、密度の計算問題（質量と体積から密度を求め、物質を特定させる）、加熱曲線のグラフから純物質か混合物かを判断させる問題、燃焼実験の結果（石灰水の変化・塩化コバルト紙の変色）から有機物かどうかを判定させる問題が頻出。高校入試では、これらを組み合わせた総合的な実験考察問題として出題されることが多い。

🎯 練習問題

まず自分で解いてから、「答えを見る」を押して確かめよう。密度は、このページの表の値を使う。

問1 ★ 密度を求める

体積50 cm³、質量393.5 gの金属のかたまりがある。この金属の密度は何g/cm³か。

答えを見る

答え7.87 g/cm³

式：393.5 ÷ 50 = 7.87

問2 ★ 有機物

次のうち、有機物はどれか。

ア食塩
イ砂糖
ウ鉄
エガラス

答えを見る

答えイ

有機物は、燃やすと二酸化炭素と水ができる。

問3 ★★ 質量を求める

密度2.70 g/cm³のアルミニウムが30 cm³ある。質量は何gか。

答えを見る

答え81 g

式：2.70 × 30 = 81

問4 ★★ 体積を求める

密度8.96 g/cm³の銅でできた、質量179.2 gのかたまりがある。体積は何cm³か。

答えを見る

答え20 cm³

式：179.2 ÷ 8.96 = 20

問5 ★★ 純物質と混合物

ある液体を加熱したところ、沸騰している間も温度が上がり続けた。この液体は、純物質と混合物のどちらか。

答えを見る

答え混合物

純物質なら、沸騰している間は温度が一定になる。

問6 ★★★ 密度から物質を見分ける

体積20 cm³、質量226 gの金属のかたまりがある。この金属の密度は何g/cm³か。また、このページの密度の表にある物質のうち、どれだと考えられるか。

答えを見る

答え11.3 g/cm³、鉛

密度 = 質量 ÷ 体積 = 226 ÷ 20 = 11.3。表で11.3 g/cm³の物質は鉛。

✅ この単元のまとめ

密度 = 質量 ÷ 体積（単位：g/cm³）で求め、水（1.0 g/cm³）と比べて浮く・沈むを判断できる
純物質は融点・沸点が一定で、加熱曲線に水平部分（プラトー）が現れる
混合物は融点・沸点が一定にならず、温度が連続的に変化する
有機物 = 炭素を含む化合物（燃やすと CO₂・H₂O が生じる）
無機物 = 有機物以外（CO₂・CO・炭酸塩など炭素含有でも無機物の例外あり）
金属の4性質：金属光沢・電気伝導・熱伝導・展性と延性
黒鉛は非金属だが電気を通す、という重要な例外を覚えておく

中学理科単元一覧次：水溶液の濃度と溶解度

密度——物質の「重さの詰まり具合」

融点・沸点——物質が変わる温度

有機物と無機物

金属と非金属

物質の分類まとめ

🎯 練習問題

理科専門塾 Chem Atlas Academy