酸素ってどんな気体?過酸化水素水や電気を利用した「酸素をつくる実験」も覚えよう
酸素は空気中に含まれる身近な気体で、生物の生命維持活動に欠かせません。そんな酸素は中学入試の理科でよく出るので、その性質についてまとめて覚えておくとよいでしょう。
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酸素はどのような気体か?
酸素は、生物が生きていく上で必要な物質であると同時に、物を燃やすのにも不可欠な気体です。それぞれの性質について解説します。
酸素は生命維持活動で役立つ
酸素は空気中に21%含まれています。78%の窒素の次に多い気体です。
鼻や口から吸い込まれた空気は気管を通って肺に送られます。肺では、肺胞の働きによって、体内を巡って戻ってきた血液から二酸化炭素が取り出され、代わりに空気中の酸素が取り入れられてヘモグロビンと結びつきます。
酸素は血液によって細胞まで運ばれます。細胞では、ミトコンドリアが酸素を使ってエネルギーを合成し、二酸化炭素を放出します。ここまでの流れが呼吸です。
一方、植物では、細胞にある葉緑体が、二酸化炭素と水を材料にし、光エネルギーを利用して酸素とデンプンなどをつくり出します。これが光合成です。植物は光合成をしているときも呼吸をしているので注意しましょう。
酸素は物を燃やすのを助ける
酸素には、物を燃やすのを助ける性質があります(助燃性)。自身が燃える性質(可燃性)を有する水素としっかり区別しましょう。
酸素がないところで物は燃えません。たとえば、ふたをした容器の中でろうそくを燃やすと、ろうそくの火は消えます。酸素が容器内に入ってこないからです。
キャンプなどで薪を燃やす場合、火をうちわで仰いだり、筒で息を吹き込んだりするのも、酸素を送るためです。
酸素は他の物質と結びつく
鉄を空気中で燃やすと、鉄と酸素が結びついた酸化鉄になります。酸化鉄は鉄と色が違うだけではありません。鉄のように磁石にくっついたり、電気を通したりしないので、鉄とは全く異なる物質です。
同様に、酸素と銅が結びつくと酸化銅に、マグネシウムと酸素が結びつくと酸化マグネシウムになります。このように、物質が酸素と結びつく反応が「酸化」です。また、熱や光を出しながら激しく反応する酸化は「燃焼」と呼ばれます。
酸化する場合、結びつく酸素と物質の重さは常に一定です。このことを利用した比例計算が中学入試でよく出ます。たとえば、銅と酸素が結びつくとき、重さの比は銅:酸素=4:1です。
また、酸素と水素の混合気体に点火すると爆発的に反応して水ができます。できた液体が水かどうかを確認するのに使うのが塩化コバルト紙です。塩化コバルト紙は、水に触れると、青色からピンク色(桃色)に変化します。
酸素はどうやって作るのか?
酸素を作る実験も中学入試ではよく出ます。単に「酸素が発生する」と覚えるだけでなく、実験に使う薬品や器具、これらの役割についても整理して覚えましょう。
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