はじめに

化学では、反応を「化学反応式」という記号の組み合わせで表現します。これは、単なる暗号ではなく、反応の前後で何がどのように変化したかを正確に示す「科学の言語」です。

本記事では、化学反応式の基本的な構成と書き方、そしてその意味について丁寧に解説します。

化学反応式とは？

化学反応式とは、化学反応の前後における物質の変化を記号で表現したものです。

たとえば、
$\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$
という式は「水素と酸素が反応して水ができる」ことを表しています。

化学反応式の構成要素

1. 反応物（左辺）：反応に使われる物質
2. 生成物（右辺）：反応の結果できる物質
3. 矢印（→）：変化の向きを示す（可逆反応では $\rightleftharpoons$ を使う）
4. 係数：原子数・分子数をそろえるための数字

例：水の生成反応

反応式：
$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$

この式の意味：

• 水素分子 2 つと酸素分子 1 つが反応して、水分子 2 つができる
• 左右の原子の数が等しくなっている（H が 4 個、O が 2 個）

この「数をそろえる」ことを 化学反応式の係数調整（または「式のバランスをとる」） といいます。

なぜ係数をそろえる必要があるのか？

質量保存の法則によって、化学反応前後で原子の総数（つまり質量）は変わりません。

例：

• $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
  • 炭素原子：1 → 1
  • 水素原子：4 → 4
  • 酸素原子：4 → 4

これにより、反応が「本当に起こるかどうか」「どれだけ物質が必要か」などを定量的に考えることができます。

状態記号の使い方（必要に応じて）

化学反応式では、物質の状態を示す記号を使うことがあります：

• (s)：固体（solid）
• (l)：液体（liquid）
• (g)：気体（gas）
• (aq)：水溶液中（aqueous）

例：$\text{NaCl} (aq) + \text{AgNO}_3 (aq) \rightarrow \text{AgCl} (s) + \text{NaNO}_3 (aq)$

まとめ

• 化学反応式は、反応前後の物質の変化を記号で表したもの
• 反応物・生成物・係数・矢印などで構成される
• 係数調整は、質量保存の法則に基づいて必ず行う必要がある

次回は、反応量やモルの概念など、化学量論の基本について解説します。