「物理変化」と「化学変化」の見分け方を整理する

「物理変化」と「化学変化」の区別は基本的な内容に見えて、反応の様子だけで判断しようとすると誤りやすい分野です。今回は5つの現象をまとめて問う設問を題材に、見分け方を整理します。

例題

物理変化および化学変化について、次のうち誤っているものはどれか。

1. 一酸化炭素が酸化されて炭酸ガスを発生した。これは物理変化である。
2. 炭素が酸素と化合して炭酸ガスを発生した。これは化学変化である。
3. 炭酸水素ナトリウムが熱で分解して炭酸ガスが発生した。これは化学変化である。
4. 炭酸カルシウムが塩酸で分解して炭酸ガスを発生した。これは化学変化である。
5. ドライアイスが昇華して炭酸ガスを発生した。これは物理変化である。

正解は (1) です。

物理変化と化学変化の違い

見分けるコツは、反応の前後で物質そのもの(化学式)が変わっているかどうかです。

• 物理変化:物質そのものは変わらず、状態や形だけが変わる現象(状態変化・溶解・混合など)
• 化学変化:物質が反応して別の物質に変わる現象(酸化・還元・分解・化合など)

各選択肢の判定

選択肢	反応	反応式	判定
(1)	一酸化炭素が酸化されて二酸化炭素になった	2CO + O₂ → 2CO₂	✕ 「物理変化」としているのが誤り(正しくは化学変化)
(2)	炭素が酸素と化合して二酸化炭素になった	C + O₂ → CO₂	○ 正しい
(3)	炭酸水素ナトリウムが熱で分解して二酸化炭素が発生	2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂	○ 正しい
(4)	炭酸カルシウムが塩酸と反応して分解し二酸化炭素が発生	CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂	○ 正しい
(5)	ドライアイス(固体の二酸化炭素)が昇華して気体になった	CO₂(固) → CO₂(気)	○ 正しい

(1)がなぜ誤りか

一酸化炭素(CO)が酸化されて二酸化炭素(CO₂)になる反応は、分子式そのものがCOからCO₂へと変わっており、原子の組み合わせが変化しています。これは典型的な化学変化(酸化反応)であり、「物理変化」ではありません。

(1)〜(4)はいずれも反応の前後で物質の化学式が変わっている(化学変化)のに対し、(5)だけは反応の前後で物質はCO₂のまま、状態が固体から気体に変わっただけ(物理変化)です。この対比を押さえておくと、選択肢が入れ替わっても迷わず判定できます。

まとめ: 化学変化かどうかを見分けるときは、「その物質自体が別の物質に変わったか」に注目しましょう。酸化・還元・分解・化合はすべて物質が変わる化学変化、状態変化(融解・蒸発・昇華・凝固など)や溶解・混合は物質そのものは変わらない物理変化です。