0541 有機物の燃焼の化学反応式

　化学反応式で係数を合わせる作業というのは、初めて学ぶ中学生にとっては、難しそうなイメージがある一方で、実際にいくつか化学反応式をつくってみると、もっと他にやってみたい、できれば複雑な化学反応式の係数を合わせてみたい、という主体的に取り組む生徒も少なからず出てきます。
　最初にどの元素に着目するかで難易度が大きく変わってくるため（しかも着目すべき元素の選び方が言語化されていないため、それを習うことなく、慣れることでなんとなくわかっていくような一種の数学的センスに依存するため）一種のパズルを解くような面白さがそこにはあります。その面白さの本質が、自分は化学反応式という一見難しそうなものをつくることができることによる一種の優越感自己肯定感だとしたら、化学反応式の中でもどんどん複雑そうなものを解いてみたくなるのも納得のいくところです。

　とはいえ、例えば炭酸水素ナトリウムの分解や酸化銅の還元の化学反応式を作るのは、反応物だけでなく生成物もわからないと化学反応式がつくれません。でも作れるとかっこいい（優越感自己肯定感がより大きく得られる）のは反応物だけで矢印の先に何も書いてない。だけどそこの物質が何かも含めて係数を付けて化学反応式を完成させたいところです。炭酸水素ナトリウムの分解や酸化銅の還元の化学反応式ならば、化学反応式を完全丸暗記して再現する、ということは可能かもしれませんが、ちょっと知識再生型でつまらない。

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　それより、初めてみる化学変化で矢印の右側まで正しく作れれば優越感自己肯定感MAXじゃないですか。でも、中学生にそれは可能なのでしょうか。

　可能です。有機物（CHOの3種類の元素だけでできている化合物）の燃焼の化学反応式ならね。

　でも、どうやって？

　有機物（CHO化合物）の燃焼の化学反応式は中学生でも身につけられるやり方があります。

　いちいち丁寧に、そしてあらゆるCHO化合物に対応できるように書いたので、分岐もあり、文量が多くなってしまいましたが、具体的な事例でやってみるとよくわかると思います。

例１　オクタン　C₈H₁₈　の場合
　①　C₈H₁₈　＋　O₂　→　　CO₂　　＋　H₂O
　②　H原子は18個ですから、2で割って９がH₂Oの係数になります。
　　　C₈H₁₈　＋　O₂　→　　CO₂　　＋９H₂O
　③　C原子は8個ですから、そのまま８がCO₂の係数になります。
　　　C₈H₁₈　＋　O₂　→　８CO₂　　＋９H₂O
　④　８CO₂　＋９H₂O　では　O原子が　２×８＋１×９＝25　個あります。
　⑤　C₈H₁₈　には　O原子がないので飛ばします。
　⑥　O原子の数25は奇数なので、C₈H₁₈、CO₂、H₂O　の係数をそれぞれ2倍し、25がそのままO₂の係数になります。
　　　２C₈H₁₈　＋　25O₂　→　16CO₂　　＋18H₂O

例２　イソプロピルアルコール　C₃H₈O　　の場合
　①　C₃H₈O　＋　O₂　→　　CO₂　　＋　H₂O
　②　H原子は8個ですから、2で割って4がH₂Oの係数になります。
　　　C₃H₈O　＋　O₂　→　　CO₂　　＋４H₂O
　③　C原子は３個ですから、そのまま３がCO₂の係数になります。
　　　C₃H₈O　＋　O₂　→　３CO₂　　＋４H₂O
　④　３CO₂　＋４H₂O　では　O原子が　２×３＋１×４＝10　個あります。
　⑤　C₃H₈O　には　O原子が１個あるので、④の10個から引くと残り9個です。
　⑥　O原子の数９は奇数なので、C₃H₈O、CO₂、H₂O　の係数をそれぞれ2倍し、９がそのままO₂の係数になります。
　　　２C₃H₈O　＋　９O₂　→　６CO₂　　＋８H₂O

もし、Hの数がOの数の2倍ということもたまによくあるのですが、これにあたったら、あなたはラッキー！

例３　ショ糖　C₁₂H₂₂O₁₁　　の場合
　①　C₁₂H₂₂O₁₁　＋　O₂　→　　CO₂　　＋　H₂O
　②　O₂とCO₂の係数はショ糖のC原子の数である12、H₂Oの係数はショ糖のO原子の数である11。
　　　C₁₂H₂₂O₁₁　＋　12O₂　→　　12CO₂　　＋　11H₂O

　Hの数がOの数の2倍ということは、HとOでちょうど過不足なく水ができます。それ以外に炭素があるということでつまりこれって炭素と水、炭水化物なんですね！
　ショ糖という物質は私たちが普段「砂糖」と呼んでいるものです。まさに炭水化物ですね。