第1章化学の基本概念
Key Concepts and Summary重要概念とまとめ
Measurements provide quantitative information that is critical in studying and practicing chemistry. Each measurement has an amount, a unit for comparison, and an uncertainty. Measurements can be represented in either decimal or scientific notation. Scientists primarily use SI (International System) units such as meters, seconds, and kilograms, as well as derived units, such as liters (for volume) and g/cm3 (for density). In many cases, it is convenient to use prefixes that yield fractional and multiple units, such as microseconds (10−6 seconds) and megahertz (106 hertz), respectively.
測定は、化学を学び実践するうえで不可欠な定量的情報を与える。各測定値には、大きさ、比較のための単位、不確かさがある。測定値は小数表記でも科学表記でも表せる。科学者は主として、メートル、秒、キログラムなどのSI（国際単位系）単位や、リットル（体積）、g/cm3（密度）などの組立単位を使う。多くの場合、分数倍や倍数の単位を作る接頭語が便利である。それぞれの例として、マイクロ秒（10−6秒）とメガヘルツ（106ヘルツ）がある。
Key Equations重要な式
Chemistry End of Chapter Exercises章末問題
Exercises 34–43練習問題 34–43
Exercise 34問題 34
Is one liter about an ounce, a pint, a quart, or a gallon?
1リットルは、およそ1オンス、1パイント、1クォート、1ガロンのどれに相当するか。
Exercise 35問題 35
Is a meter about an inch, a foot, a yard, or a mile?
1メートルは、およそ1インチ、1フィート、1ヤード、1マイルのどれに相当するか。
Solution解き方
about a yard
約1ヤード
Exercise 36問題 36
Indicate the SI base units or derived units that are appropriate for the following measurements:
次の測定に適したSI基本単位または組立単位を答えなさい。
(a) the length of a marathon race (26 miles 385 yards)
(a) マラソンの距離（26マイル385ヤード）
(b) the mass of an automobile
(b) 自動車の質量
(c) the volume of a swimming pool
(c) プールの体積
(d) the speed of an airplane
(d) 飛行機の速さ
(e) the density of gold
(e) 金の密度
(f) the area of a football field
(f) フットボール場の面積
(g) the maximum temperature at the South Pole on April 1, 1913
(g) 1913年4月1日の南極点での最高気温
Exercise 37問題 37
Indicate the SI base units or derived units that are appropriate for the following measurements:
次の測定に適したSI基本単位または組立単位を答えなさい。
(a) the mass of the moon
(a) 月の質量
(b) the distance from Dallas to Oklahoma City
(b) ダラスからオクラホマシティまでの距離
(c) the speed of sound
(c) 音の速さ
(d) the density of air
(d) 空気の密度
(e) the temperature at which alcohol boils
(e) アルコールが沸騰する温度
(f) the area of the state of Delaware
(f) デラウェア州の面積
(g) the volume of a flu shot or a measles vaccination
(g) インフルエンザの予防注射、または麻疹ワクチンの体積
Solution解き方
(a) kilograms; (b) meters; (c) meters/second; (d) kilograms/cubic meter; (e) kelvin; (f) square meters; (g) cubic meters
(a) キログラム、(b) メートル、(c) メートル毎秒、(d) キログラム毎立方メートル、(e) ケルビン、(f) 平方メートル、(g) 立方メートル
Exercise 38問題 38
Give the name and symbol of the prefixes used with SI units to indicate multiplication by the following exact quantities.
次の正確な量を乗じることを表す、SI単位に付ける接頭語の名称と記号を答えなさい。
(a) 103
(a) 103
(b) 10−2
(b) 10−2
(c) 0.1
(c) 0.1
(d) 10−3
(d) 10−3
(e) 1,000,000
(e) 1,000,000
(f) 0.000001
(f) 0.000001
Exercise 39問題 39
Give the name of the prefix and the quantity indicated by the following symbols that are used with SI base units.
SI基本単位と組み合わせて使う次の記号について、接頭語の名称と表す量を答えなさい。
(a) c
(a) c
(b) d
(b) d
(c) G
(c) G
(d) k
(d) k
(e) m
(e) m
(f) n
(f) n
(g) p
(g) p
(h) T
(h) T
Solution解き方
(a) centi-, 10−2; (b) deci-, 10−1; (c) Giga-, 109; (d) kilo-, 103; (e) milli-, 10−3; (f) nano-, 10−9; (g) pico-, 10−12; (h) tera-, 1012
(a) センチ、 10−2、(b) デシ、 10−1、(c) ギガ、 109、(d) キロ、 103、(e) ミリ、 10−3、(f) ナノ、 10−9、(g) ピコ、 10−12、(h) テラ、 1012
Exercise 40問題 40
A large piece of jewelry has a mass of 132.6 g. A graduated cylinder initially contains 48.6 mL water. When the jewelry is submerged in the graduated cylinder, the total volume increases to 61.2 mL.
英語のヒント
大きな装身具の質量は132.6 gである。メスシリンダーには初め48.6 mLの水が入っている。装身具をメスシリンダーの中に沈めると、全体の体積は61.2 mLに増加する。
(a) Determine the density of this piece of jewelry.
(a) この装身具の密度を求めなさい。
(b) Assuming that the jewelry is made from only one substance, what substance is it likely to be? Explain.
(b) 装身具が1種類の物質だけでできていると仮定すると、それは何の物質と考えられるか。説明しなさい。
Exercise 41問題 41
Visit this density simulation and click the "turn fluid into water" button to adjust the density of liquid in the beaker to 1.00 g/mL.
この密度シミュレーションを開き、「turn fluid into water」ボタンをクリックして、ビーカー内の液体の密度を1.00 g/mLに調整しなさい。
(a) Use the water displacement approach to measure the mass and volume of the unknown material (select the green block with question marks).
(a) 水の押しのけを利用する方法で、未知の物質の質量と体積を測定しなさい（疑問符の付いた緑のブロックを選ぶ）。
(b) Use the measured mass and volume data from step (a) to calculate the density of the unknown material.
(b) (a)で測定した質量と体積のデータを使って、未知の物質の密度を計算しなさい。
(c) Assuming this material is a widely available copper-containing gemstone, what is its likely identity? Compare the measured density to the values tabulated at this gemstone density guide.
(c) この物質が、広く入手できる銅を含む宝石だと仮定すると、何と考えられるか。測定した密度を、この宝石密度ガイドの表に示された値と比較しなさい。
(d) How are mass and density related for blocks of the same volume?
(d) 同じ体積のブロックでは、質量と密度にどのような関係があるか。
Solution解き方
(a) m = 18.58 g, V = 5.7 mL; (b) d = 3.3 g/mL; (c) malachite (basic copper carbonate, d = 3.25—4.10 g/mL).
(a) m = 18.58 g、V = 5.7 mL、(b) d = 3.3 g/mL、(c) 孔雀石（塩基性炭酸銅、d = 3.25〜4.10 g/mL）。
Exercise 42問題 42
Visit this density simulation and click the "reset" button to ensure all simulator parameters are at their default values.
この密度シミュレーションを開き、「reset」ボタンをクリックして、シミュレーターのすべてのパラメーターを初期値に戻しなさい。
(a) Use the water displacement approach to measure the mass and volume of the red block.
(a) 水の押しのけを利用する方法で、赤いブロックの質量と体積を測定しなさい。
(b) Use the measured mass and volume data from step (a) to calculate the density of the red block.
(b) (a)で測定した質量と体積のデータを使って、赤いブロックの密度を計算しなさい。
(c) Use the vertical green slide control to adjust the fluid density to values well above, then well below, and finally nearly equal to the density of the red block, reporting your observations.
(c) 緑色の縦スライダーを使い、液体の密度を赤いブロックの密度より十分大きい値、次に十分小さい値、最後にほぼ等しい値へと調整し、観察したことを報告しなさい。
Exercise 43問題 43
Visit this density simulation and click the “turn fluid into water” button to adjust the density of liquid in the beaker to 1.00 g/mL. Change the block material to foam, and then wait patiently until the foam block stops bobbing up and down in the water.
英語のヒント
この密度シミュレーションを開き、「turn fluid into water」ボタンをクリックして、ビーカー内の液体の密度を1.00 g/mLに調整しなさい。ブロックの材質を発泡材料に変更し、水中でブロックが上下に揺れなくなるまで、しばらく待ちなさい。
(a) The foam block should be floating on the surface of the water (that is, only partially submerged). What is the volume of water displaced?
(b) Use the water volume from part (a) and the density of water (1.00 g/mL) to calculate the mass of water displaced.
(c) Remove and weigh the foam block. How does the block’s mass compare to the mass of displaced water from part (b)?
(b) Use the water volume from part (a) and the density of water (1.00 g/mL) to calculate the mass of water displaced.
(c) Remove and weigh the foam block. How does the block’s mass compare to the mass of displaced water from part (b)?
(a) 発泡材料のブロックは水面に浮いているはずである（つまり、一部だけが水中に沈んでいる）。押しのけられた水の体積はいくらか。(b) (a)の水の体積と水の密度（1.00 g/mL）を使って、押しのけられた水の質量を計算しなさい。(c) ブロックを取り出して質量を量りなさい。ブロックの質量は、(b)で求めた押しのけられた水の質量と比べてどうか。
Solution解き方
(a) displaced water volume = 2.8 mL; (b) displaced water mass = 2.8 g; (c) The block mass is 2.76 g, essentially equal to the mass of displaced water (2.8 g) and consistent with Archimedes’ principle of buoyancy.
(a) 押しのけられた水の体積 = 2.8 mL、(b) 押しのけられた水の質量 = 2.8 g、(c) ブロックの質量は2.76 gで、押しのけられた水の質量（2.8 g）とほぼ等しい。これは浮力についてのアルキメデスの原理と一致する。
Celsius (°C)
セルシウス度（°C）
unit of temperature; water freezes at 0 °C and boils at 100 °C on this scale
温度の単位。この温度目盛りでは水は0 °Cで凍り、100 °Cで沸騰する。
cubic centimeter (cm3 or cc)
立方センチメートル（cm3またはcc）
volume of a cube with an edge length of exactly 1 cm
一辺の長さが正確に1 cmの立方体の体積
cubic meter (m3)
立方メートル（m3）
SI unit of volume
体積のSI単位
density
密度
ratio of mass to volume for a substance or object
物質や物体の質量と体積の比
kelvin (K)
ケルビン（K）
SI unit of temperature; 273.15 K = 0 ºC
温度のSI単位。273.15 K = 0 ºC。
kilogram (kg)
キログラム（kg）
standard SI unit of mass
質量の標準的なSI単位
length
長さ
measure of one dimension of an object
物体の一方向の大きさを測る量
liter (L)
リットル（L）
(also, cubic decimeter) unit of volume; 1 L = 1,000 cm3
体積の単位で、立方デシメートルともいう。1 L = 1,000 cm3。
meter (m)
メートル（m）
standard metric and SI unit of length; 1 m = approximately 1.094 yards
メートル法およびSIにおける長さの標準単位。1 mは約1.094ヤード。
milliliter (mL)
ミリリットル（mL）
1/1,000 of a liter; equal to 1 cm3
1リットルの1,000分の1で、1 cm3に等しい。
second (s)
秒（s）
SI unit of time
時間のSI単位
SI units (International System of Units)
SI単位（国際単位系）
standards fixed by international agreement in the International System of Units (Le Système International d’Unités)
国際単位系（Le Système International d’Unités）において、国際的合意によって定められた基準
unit
単位
standard of comparison for measurements
測定の際の比較の基準
volume
体積
amount of space occupied by an object
物体が占める空間の大きさ