ここでは物質の性質が保たれる最小の単位がw:分子であることを説明し、それらは個々の分子の性質をうまく扱うことで他の分子に変化させられることを説明する。また、具体的に分子の組成やw:化学変化の過程を記述する方法として、w:化学式（chemical formula）とw:化学反応式（chemical equation）を導入する。
炭酸水素ナトリウムを加熱すると二酸化炭素と水が発生し、加熱後の物質は炭酸ナトリウムになる。また、酸化銀を加熱すると酸素が発生し、加熱後の物質は銀になる。
1種類の物質から2種類以上の物質に分かれる化学変化を分解という。
乾電池を用いた電気回路で、酸化銀に電気が通るか調べても、酸化銀は電気を通さない。一方、銀は電気をよく通す。なので、分解して別の物質に変わったことが分かる。
もとの物質とは異なる性質を持った物質ができる変化を化学変化（かがくへんか、chemical change）または化学反応（かがくはんのう、chemical reaction）という。分解も、化学変化である。
・分解の例
物質の分解のやり方は、加熱の他にもある。電気を通しても、分解する。
電気を通すことによって物質を分解することを電気分解（でんきぶんかい、electrolysis、エレクトロシス）または略して電解（でんかい）という。
水を電気分解すると、+極には酸素、-極には水素が発生する。発生した水素の体積は酸素の2倍である。水は水素と酸素に分解できる。
・水の電気分解
・発生気体の体積比
塩化銅水溶液を電気分解すると、+極には塩素が発生し、-極には銅が付着する。塩化銅は塩素と銅に分解できる。
実験では、うすい水酸化ナトリウムを溶かしたあとに、電流を流す。水酸化ナトリウムをまぜるのは、電気を通りやすくするため。
（※　水酸化ナトリウムを扱うときはゴム手袋をする。また、液が目に入らないように安全メガネをする。もし、目に入ったら、すぐに水道水であらい、先生に報告して処置をあおぐ。）
発生する気体について
気体の種類の確認方法
このように、水の電気分解では、水素と酸素が、体積比でかならず
の割合で気体が発生する。
物質の分解が起きる現象は、いままでに紹介した、熱による分解 や 電気による分解の他にも、光による分解や化学変化がある。
理科室で使う薬品の液体でも、光によって化学変化しやすい物質は、保管中の化学変化をふせぐために、褐色（かっしょく）の容器に入れられて保管されているのが普通（ふつう）である。
また、さらに棚（たな）の中などの、棚を閉じた状態では光の当たらない場所に保管する事により、保管中の化学変化を防ぐ必要がある。
（※ 参考:） 理科室以外の物質でも光によって分解するものは、ある。よくポスターなどの印刷物の色が何年も経過すると消えることがある理由は、光によって、塗料が分解したことが、色の消える原因である。
すべての物質は、とても小さな粒子が組み合わさって出来ている。
原子の表記には、記号がつけられている。アルファベット1文字か2文字で書ける記号がつけられており、分子の構成を記述するためにはその記号を用いる。この記号はw:元素記号と呼ばれる。ここで、よく知られている原子の元素記号を列記しておく。
など。
書き方の決まりは、
読み方の決まり
他にも様々な元素があり、それらはw:周期表などにまとめられている。周期表はそれぞれの元素を、ある順序に従って並べたものである。周期表の仕組みについて、あとの節で説明する。
ロシアのメンデレーエフによって、1869年に、周期表は作られはじめた。メンデレーエフは、まず原子質量の順に原子を表に並べた。すると、周期的に、化学反応などの性質の似た元素が表にあらわれる事を発見したのである。当時に、まだ知られていない元素があったが、それは、「未発見の元素があるのだろう」とメンデレーエフは考えた。のちに、メンデレーエフの予想したとおり、未発見の元素が、発見された。
原子の質量は、種類によってちがう。もっとも軽い原子は、水素原子である。
水素原子の場合、原子1個の質量は
である。（17の前に、0が25個ついている。）
水素元素を集めて1gにするのに何個の原子が必要かというと、
（中学では、語源までは暗記する必要はない。）
なお、元素記号の文字の由来は、おもにラテン語あるいはラテン語由来の英語やフランス語、ドイツ語などで表した場合の頭文字である。たとえば水素はラテン語で「hydrogenium」（ヒュドロゲニウム）と言い、英語では「hydrogen」（ハイドロジェン）と言い、それらの頭文字の h を大文字にして、Hという元素記号が水素に付けられた。
（水素「hydrogenium」などのラテン語の表記に関しては、中学では覚える必要はない。）
酸素の元素記号Oも、ラテン語の酸素 oxygenium（オキシゲニウム） などが語源である。英語では酸素は、
ラテン語由来の元素記号は、ナトリウムが分かりやすい例で、ラテン語ではnatrium（発音もナトリウム）といい、ラテン語の発音が、日本での発音とほとんど同じである。いっぽう英語ではナトリウムのことをsodium（ソウディウム）と言い、まったく違う発音である。なお、英語での表記は、ナトリウム化合物を日本語でソーダ（飲料水の「ソーダ水」とは別物。）と言うことなどに影響を残してる。
カリウムKも、英語ではpotassium（ポタシウム）と、まったく元素記号とは別の発音である。ラテン語ではカリウムはkalium（カリウム）と、元素名そのままである。
このように、必ずしも英語の発音に元素記号が近いとは限らない。原則的に、元素記号の表記と、元素名の発音は、ラテン語を語源としている。
銀のAgもラテン語の銀 argentum（アルゲントゥム） が語源である。英語の銀のsilverとは、まったくつづりも発音も異なる。
金のAuもラテン語の金 aurum（アウラム）が語源である。
ともかく、元素記号には、きちんとした根拠があるので、安心して元素記号を覚えてもらいたい。
また、化学の元素記号は世界共通である。たとえば水素だったら、どこの国でも水素の元素記号は H である。
多くの物質では、原子がバラバラに存在していることは無く、いくつかの原子が結びついており、これが集まって物質になっている。
ある物質の分子は、その物質としての性質を持つ最小単位である。分子自身もいくつかの原子が組み合わさることで構成されている。
また、同じ原子からできていても、原子の配置によって異なった性質を示す分子ができる場合もある。そのため、ある分子がどの原子で構成されているかを知るだけでは、物質の性質を予測することはできない。また、反対にある分子がどのような原子でできているかを調べるには、物質ごとの特別な手段を用いる必要がある。ここでは既に性質がよく知られている分子だけを扱うが、分子の性質を調べる手法を知ることが重要である。
分子は、原子の組み合わせでできている。分子が1種類の原子だけで構成されている場合、その分子の呼び名で、原子の名称を流用して用いる場合が多い。
たとえば、水素は、水素原子2つが結びついて水素分子を作る。水素の気体とは、水素分子が、いくつも集まった気体である。
酸素は、酸素原子2つが結びついて酸素分子を作る。酸素の気体とは、酸素分子が、いくつも集まった気体である。
例えば、気体の実験で用いる水素(水素分子)は、2つの水素原子からなっている。この分子の化学式は、
上の例は水素分子である。
酸素分子を元素記号で書くとき、酸素の元素記号Oを用いて、
と書く。
このような、元素記号を用いた分子の記述法をw:化学式と呼ぶ。ある分子の化学式を書くためには、その分子がどのような原子から構成されているかを把握している必要がある。また、化学式から分子の構成を読み取ることもできる。ただし、化学式からは分子の構成以上の情報は読み取れない。
ここで、Hは水素原子の元素記号であり、Hの右下に書かれた添字の2はそれが2つあることを表す。また、水素分子の例にあるように、分子中の原子の数は対応する元素記号の右下に小さい文字でつけるのが書き方である。
水分子（みずぶんし）は、水素原子2個と酸素原子1個が結びついている。
H2Oの読み方は「エイチ・ツー・オー」と読む。
次に、よく知られた代表的な物質の化学式を書き記す。
読み方
ここで、他の気体についても化学式をまとめておく。
ここで、水素や酸素のように単一の原子でできている分子をw:単体（たんたい）と呼ぶ。また、水分子やアンモニアや二酸化炭素のように複数の原子からできている分子を、w:化合物（かごうぶつ）と呼ぶ。
いっぽう、複数の物質が混ざっているものを混合物（こんごうぶつ）という。食塩水は混合物である。砂糖水も混合物である。空気は混合物である。
塩化ナトリウムそのものは、塩素とナトリウムとが化合しているので化合物である。食塩水で、水に塩化ナトリウムが溶けていても、水分子と塩化ナトリウムは化合してはいないので、食塩水は混合物である。
塩化ナトリウムは結晶をつくっており、分子というまとまりを持たないが、原子数の比が、ナトリウム原子と塩素原子の比率は、かならず1：1なので、化学式を書くときは NaCl と書く。
鉄は結晶構造をとり、分子というまとまりを持たない。鉄では鉄原子Feが規則正しく並んでいるので、化学式では Fe で表す。
銅など、他の金属も同様で、結晶構造をとり、分子構造をとらないが、元素記号で分子を表す。
（* 発展 周期表の順序
各々の原子は実は物の最小単位では無く、原子はそれぞれw:原子核（げんしかく）とw:電子（でんし）から構成されている。実際には原子核もいくつかのw:中性子（ちゅうせいし）とw:陽子（ようし）から構成されているのである。個々の原子の違いはその原子の原子核が含む陽子の数と中性子の数によって決まるが、このうち原子の電気的な性質は陽子の数で決まる。周期表はその原子の原子核中の陽子の数によって元素を並べている。例えば、水素原子は陽子を1つ含むので1番目であり、酸素は8個含むので8番目である。また、周期表には各行で原子の数がまちまちだが、これにも理由がある。（これについては高等学校化学、w:遷移元素などを参照。）
中学の範囲において、この表の全てを記憶する必要はないが、原子番号1番から20番までの20個を最低限は覚えておくとよい。
また、カリウムK、カルシウムCa、マンガンMn、鉄Fe、銅Cu、銀Ag、ヨウ素I（大文字のアイ）、金Au、などを覚えておくと良いだろう。
書籍などでの実際の周期表には、つぎのように、原子番号や質量が、元素記号のとなりに書かれる。
左上の数字は原子番号で、左下の数字は炭素原子12Cの質量を12としたときの、その原子のおよその質量である。
書籍によっては、書く位置が違う場合もあるので、その書籍ごとに確認のこと。
それぞれの原子を羅列していくと、
というようになる。
このような、水素原子Hの質量を1としたときの、ヘリウム原子Heの質量比4や、リチウム原子Liの質量比7、ベリリウム原子の質量比9など、水素原子の質量を1としたときの原子の質量比のことを原子量と言う。
より詳しく言うと、現在では、原子量の基準には、炭素原子12Cの質量を12として、原子量の基準にしている。原子量は、一般の中学・高校の理科参考書の周期表を見れば、普通は記載されている。
原子番号と原子量を見ると分かるように、原子量は、元素番号のほぼ2倍だが、しかしピッタリ2倍とは、限らない。
元素記号のとなりに原子番号や原子量を書くときは、周期表を書くときなどに限る。ふつうの化学反応式では、反応式中に原子番号や原子量を書かないのが、普通である。
水素からネオンまで、第一周期から第二周期の終わりまで（横方向）、語呂合わせで「水兵リーベぼくの船」というのが戦前から有名。
なお、リーベとはドイツ語で「愛する」と言う意味。水兵が船を愛している、という内容。
このあと、「名もあるシップス・クラークか」（ナトリウムからカルシウムまで）などと続くが、意味が分かりづらい。シップスはまあSHIP（舟）だとして、クラークって何のことやら。
さらにそのあと、「スコッチ曝露マン」以下略・・・（スカンジウム以降）とか続く。なお、「曝露」は「ばくろ」と読む。スコッチはお酒のウイスキーの一種。
ほか、おそらく平成あたりからだろうが、1族（縦方向）の水素、リチウム、ナトリウムを「エッチなリナちゃん」などと呼ぶのもある。
w:元素記号に語呂合わせの例がある。
中学では、「水平リーベ僕の船」「名もあるシップス クラークか 」と「エッチなリナちゃん」あたりの元素を覚えていれば、あとはカリウムK、カルシウムCa、マンガンMn、鉄Fe、銅Cu、銀Ag、ヨウ素I（大文字のアイ）、金Au、だけ覚え足せば済む。
この程度の元素の順番と位置を覚えておけば、あとは実用的には語呂合わせがあるのを知っていれば十分である。忘れたら実務では周期表を見れば済む。大学入試ではどうだか知らないが。
鉄（てつ）の粉末と硫黄（いおう）の粉末の混合物を加熱すると、硫化鉄（りゅうかてつ）という黒色の粉末ができる。
加熱する前の、鉄と硫黄がまざっただけの粉末は、黄色がかった灰色である。
硫化鉄の化学式は FeS である。
加熱する前の鉄の粉末と硫黄の粉末の混合物は、磁石につく。（鉄粉が磁石につくため）　しかし、加熱したあとに出来る硫化鉄の混合物は、磁石につかない。
このように、化学変化をすると、物理的な性質が変わる。
硫化鉄の化学式 FeS もテストに出るので、覚えておこう。このFeSのできる反応は、どの検定教科書にも書いてある代表的な反応なので、おぼえておくこと。
また、銅と硫黄の混合物を加熱すると硫化銅ができる。
このように、2種類以上の物質が結びついてもとの物質と違う別の1種類の物質ができる化学変化を化合（かごう）という。化合した物質を 化合物（かごうぶつ、chemical compound） という。
銅の粉末を加熱すると、銅が空気中の酸素と化合して酸化銅（さんかどう）ができる。酸化銅は、銅と酸素の化合物である。また、炭素を加熱すると、炭素が空気中の酸素と化合して酸化銅ができる。
既にいくつかの場合に、複数の物質が反応し別の物質を作る過程を見てきた。ただし、一口に反応といってもその種類は様々であり、熱を発する物や、複数の物質を生じる物があることには注意が必要である。扱った過程の中には、いくつかの分子から別の分子を生じる過程もあった。例えば、過酸化水素水から水と酸素が生じる反応はこの例である。これらの反応は、どれも分子と分子の反応であり、反応の中で個々の原子が変化することはない。この理由については下の発展を参照。
一般に、通常では原子核は変化しないが、とても大きなエネルギーを加えた場合には変化させることも可能である。このような原子が他の原子に変化する反応はw:核反応（かくはんのう）と呼ばれ、一般にここで扱う反応より高いエネルギーが必要になる。ただし、元々不安定な元素は、勝手に原子核中の中性子が崩壊し、他の元素に変化する場合がある。（詳しくは、w:ベータ崩壊などを参照。）
次に述べる化学反応は、核反応とは異なるので混同しないように注意のこと。
それぞれの分子を化学式で記述する方法を既に学んだ。同じように反応の過程も化学式と似た記号で記述できると便利である。このような記述法をw:化学反応式（かがくはんのうしき、chemical equation）と呼ぶ。化学反応式は化学反応を記述するための一般的な方法だが、反応の詳細(例えば、熱を発するかどうかや反応が進む速度)については記述できないことに注意が必要である。
化学反応式を書くときには真ん中に矢印を書き、左側に反応前の物質の化学式を書き、右側に反応後の物質の化学式を書く。また、複数の物質があるときにはその間に+記号を置く。例えば、上であげた過酸化水素水が水と酸素に分解する反応は次のようになる。
2

H
2

O
2

⟶
2

H
2

O
+
O
2

{\displaystyle {\ce {2H2O2 -> 2H2O + O2}}}
ここで、それぞれの分子の化学式の前の数字は、反応に関わる分子の数を表す。上の反応では2つの過酸化水素水分子に対して2つの水分子と1つの酸素分子が生じる。このとき全体に定数をかけても関係は変わらないが、それぞれの定数が公約数1を持つ整数に取る必要がある。
反応中で原子が変化しないことから、式の左辺と右辺で分子の数は変化しない。上の例では、左辺でも右辺でもHが4つと、Oが2つ存在する。
水素と酸素から、水を合成する反応は、つぎの反応式になる。
図示すると、つぎのような図になる。
この水の合成実験は、けっこう危険なので、教員の指示がない限りしなくてよい。
図を見ると分かるように、反応の前後で、原子の個数は変化していない。
鉄を熱したとき、鉄に酸素が結合して酸化鉄になるが、その化合した酸素の分だけ質量が増える。
化学変化の前後で、その変化に関係している物質全体の質量は変わらない。これを質量保存の法則（しつりょうほぞんのほうそく、law of conservation of mass）という。
炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）と塩酸（HCl）を反応させると、二酸化炭素が発生する。
密閉されていない容器の中でこの反応をさせると、発生した二酸化炭素は空気中に逃げていくので、反応前後の質量を比べると、反応後は質量が減少している。
いっぽう、密閉された容器の中で反応させると、発生した二酸化炭素は空気中に逃げていかないため、反応前後の質量は変化しない。
このように、気体が発生する反応でも、質量保存の法則は成り立つ。
なお、この炭酸水素ナトリウムと塩酸の反応でできた液体は、塩化ナトリウムと水の混ざったものである。
化学式も覚えよう。
※ 炭酸水素ナトリウムそのものは、あまり質量保存の法則では重要ではないのだが、この炭酸水素ナトリウムの実験はどの教科書にも書かれる有名な実験なので、テストにも入試にも出るだろうから、覚えておこう。
水溶液中の反応で、沈殿ができても、質量保存の法則は成り立つ。
塩化バリウム水溶液(BaCl2) に、硫酸(H2SO4)をくわえると、硫酸バリウム（りゅうさんバリウム）(化学式: BaSO4)の白い沈殿ができる。
てんびんなどで、重さを実際に測ってみると分かるのだが、化学反応の前後で、重さは変わらない。
このように、沈殿が生じたところで、合計の質量は変わらず、よって質量保存の法則は成り立つ。
なお、反応後には、塩酸も出来る。
化学式も覚えよう。
※ 硫酸バリウムそのものは、あまり質量保存の法則では重要ではないのだが、この硫酸バリウムの実験はどの教科書にも書かれる有名な実験なので、テストにも入試にも出るだろうから、覚えておこう。
金属を熱したとき、化合した酸素の分だけ質量が増える。しかし、たとえ酸素がじゅうぶんに存在しても、一定量の金属に化合する酸素の質量には限界がある。また、金属の質量と化合した酸素の量の質量の間には比例の関係がある。
化合する物質の質量の比は一定である。これを定比例の法則（ていひれいのほうそく、law of definite proportions）という。例えば、銅の質量と酸素の質量との比はつねに

4
:
1

{\displaystyle 4:1}
であり、マグネシウムの質量と酸素の質量との比はつねに

3
:
2

{\displaystyle 3:2}
である。
物質が酸素と化合することを酸化（さんか、oxidation、オキシデイション）という。
たとえば、銅（Cu）が酸化して酸化銅(CuO)ができる反応がある。
燃焼（ねんしょう、combustion、コンバスチョン）とは、化学反応により発熱現象が激しく進行することである。発熱の際に発光を伴うことも多い。
可燃物は、酸素との反応で燃焼をする。
（燃焼とは、必ずしも酸素との反応だけでなく、フッ素と反応して燃焼することもある。中学レベルでの燃焼は、酸素との化合による燃焼を扱う。）
酸化は必ずしも燃焼反応とは限らず、ゆっくり進む場合もある。金属のサビなどは、酸化がゆっくり進んだ現象である。
繊維上の鉄を スチールウール（steel wool） という。色は銀白色である。スチールウールは表面積が大きいので、火であぶると燃焼しやすい。
スチールウールを酸素中で熱すると、激しく反応し、酸素と化合し燃焼する。スチールウールを燃やすと、酸化鉄（さんかてつ、iron oxides）になる。
燃焼前のスチールウールは鉄なので磁石につくが、酸化鉄は磁石につかなくなる。
この酸化鉄の重さは、スチールウールよりも重い。この重さの増加は、酸素が化合して質量が増加したためである。質量を測るには、天びんを用いれば良い。反応前に、あらかじめスチールウールの質量を測定しておいて、反応後の酸化鉄の質量も同様に測定すれば良い。
酸化鉄にはいくつかの種類があり Fe3O4 や Fe2O3 や FeO などがある。スチールウールの燃焼実験ではこれらの物が混在する。
スチールウールの燃焼実験での、燃焼後のスチールウールの外側の表面成分は Fe3O4 が多い事が多いので、これをスチールウールの燃焼反応における酸化鉄の化学式として採用することが多い。
燃焼前のスチールウールは、薄い塩酸にいれると、泡が発生し、また、スチールウールが溶ける。このときの発生した泡は水素である。
鉄 ＋ 塩酸 → 塩化鉄 + 水素
いっぽう、燃焼後の酸化鉄を薄い塩酸に入れても、泡は発生せず、水素は発生しない。ただし、塩酸と反応しないわけではなく、塩化鉄が生成する。
酸化鉄 ＋ 塩酸 → 塩化鉄 ＋ 水
このように、酸化鉄は、鉄とはちがう化学的性質を持つ。これらの実験からも鉄と酸化鉄とは、べつの物質であることが分かる。
木炭など炭素は、酸素と反応すると、二酸化炭素になる。
図にすると、つぎのようになる。
発生後の気体が二酸化炭素であることを確かめる方法には、石灰水に気体を通せば白くにごることから、発生した気体が二酸化炭素であることが分かる。
もし、ある物質を燃やした時に二酸化炭素が生成すれば、その物質は炭素を含んでいたことになる。
木材や紙などを燃やした時に、反応後の燃えカスの質量が、反応前よりも軽くなったりするのは、反応によって生じた二酸化炭素や水蒸気などが空気中に散っていったからである。
ロウソクを燃やした時にロウが減っていくのも、反応によって生じた二酸化炭素や水蒸気が空気中に散逸していくからである。
炭素を含む化合物には、木材の他にも、砂糖やエタノールやロウなどがある。
木材などの炭素を含む有機物は、空気中で燃やすと、木材中の炭素と空気中の酸素とが反応して二酸化炭素ができる。
マグネシウムをリボン状の形にしたものを マグネシウムリボン という。マグネシウムリボンに火をつけて空気中で燃焼させると、酸素と反応し、明るい炎をあげて燃え、酸化マグネシウムになる。
酸化マグネシウムの化学式は MgO である。
マグネシウムには光沢があるが、酸化マグネシウムには光沢はない。
一般に酸化物は、光沢を持たない。酸化マグネシウムの色は白色である。
反応後の物質が、反応前のマグネシウムとは別の物質であることは、次のようにして確かめられる。
反応前と後のマグネシウムのどちらとも、塩酸に入れると溶ける。燃焼前のマグネシウムは、うすい塩酸にいれると泡（水素）が発生する。だが、燃焼後の物質（酸化マグネシウム）をうすい塩酸に入れても反応せず、また、泡も発生しない。
燃焼後の物質（実は酸化マグネシウム）の質量を測定すると、反応前のマグネシウムよりも、反応後は質量が大きくなっている。これは酸素がマグネシウムに化合したため、そのぶんの質量が増えたかあである。
酸化マグネシウムの化学式 MgO は簡単な化学式なので、テストに出やすいので、覚えておこう。
水素（すいそ）は、酸素と反応すると、水になる。
したがって、もし、ある物質を燃やした時に水が生成すれば、その物質は水素を含んでいたことになる。
空気中で銅粉（どうふん）を熱すると、酸化銅（さんかどう、copper oxide、カッパーオキサイド）になる。酸化銅の質量は、酸素が化合したぶんだけ、反応前よりも質量が増えている。
なお、酸化銅には CuO と Cu2O とがある。色はCuOが黒色で、Cu2Oが赤色だが、どちらとも、もとの銅の光沢を失っている。
たとえば、銅（Cu）が酸化して酸化銅(CuO)ができる反応の場合、化学反応式は
となる。
黒色の酸化銅である 酸化銅CuO と、 炭素C を混ぜたものを熱すると、赤褐色の粉末になる。
これは、酸化銅が銅に戻った反応である。
化学反応式は以下の式になる。
酸化銅と化合していた酸素は、炭素と反応して二酸化炭素となり、その二酸化炭素は散っていったからである。
炭素は銅から酸素を奪う反応をしたことになる。
このように酸化の逆である、酸素を奪う反応を反応を還元（かんげん、reduction）という。酸化銅と炭素との反応で、酸化銅は還元されたことになる。（還元：　酸化銅→銅）　また炭素は、酸化銅を還元したことになる。
いっぽう、炭素自身は酸素と化合して二酸化炭素になったのだから、炭素は酸化したことになる。（酸化：　炭素→二酸化炭素）
このように、ある物質が還元する時は、かならず、同時に別の物質が酸化をしていることになる。
酸化銅の還元は炭素でも可能だが、水素を用いても酸化銅を還元することができる。
ガラス管につめた酸化銅に水素を通して熱すると、還元できる。還元をすると、水素と酸素が化合して水ができるので、ガラス管の内側が水蒸気でくもる。
酸化銅の還元で用いた水素や炭素のように、酸化物から酸素を奪う働きのある物質を還元剤（かんげんざい）という。
酸化されたのは、水素。（H→H2O）
還元されたのは、酸化銅。（CuO →Cu）
・鉄（スチールウール）の燃焼。（酸化）
・マグネシウムの燃焼
・銅の酸化
・炭素の酸化（燃焼）
・過酸化水素水の分解
・炭酸水素ナトリウムの分解
・酸化銀の分解
・水の分解（電気分解）
・塩酸(HCl)と水酸化ナトリウム(NaOH)の中和反応
・石灰水（水酸化カルシウム水溶液）と二酸化炭素とで、石灰水の白くにごる反応
・塩酸(HCl)と亜鉛（あえん、Zn）の反応
・銅と硫黄の化合
・鉄と硫黄の化合
・硫化鉄と塩酸の反応
化学反応や状態変化に伴って熱エネルギーの出入りが起こる時の熱のことを反応熱(heat of reaction)という。反応熱には燃焼熱、溶解熱(heat of dissolution)、中和熱(heat of neutralization)、生成熱、融解熱、蒸発熱(heat of evaporation)、昇華熱などがある。熱量の単位にはJ(ジュール)を使う。１cal=4.184Jである。反応熱の表記は、物質量１molあたりの熱量（単位は[kJ/mol] 。1kJ=1000J である ）で現すことが多い。1ジュールとは、力の大きさ1ニュートンで移動距離1メートルの仕事をすることである。つまり、1J=1N・mである。
化学反応式の右辺に反応熱を記し、両辺を等号で結んだ式を熱化学方程式(thermochemical equation)または熱化学反応式という。
たとえば、炭素（黒鉛）の1molを燃焼させた場合の熱化学方程式は以下のようになる。
反応熱は、上の式のように右辺に表す。
プラスチックは、数百個や数千個などの、いくつもの原子がつながった、巨大な分子である。
デンプンは、炭素Cや水素Hや酸素Oをふくむ分子が、数百個や数千個などの、いくつもつながって作られた、巨大な分子である。
植物が光合成をして二酸化炭素を吸いこむのは、このデンプンをつくるための炭素Cを、植物が手に入れるためである。
デンプンを燃やすと、炭になる。なので、デンプンが炭素をふくんでいることが分かる。
また、砂糖を燃やすと炭になる。なので、砂糖が炭素をふくんでいることが分かる。
製鉄所（せいてつじょ）での、鉄の製鉄は、以下のとおり。
鉄の原料は鉄鉱石（てっこうせき、iron ores）です。
この鉄鉱石に、酸化鉄（さんかてつ）がふくまれている。
製鉄会社では、高炉で鉄鉱石を溶かすさい、酸化鉄を還元するため、「コークス」といわれる炭素をくわえて、最終的に鉄や鋼が作られます。
なお、鉄鉱石の還元のさい、酸素と炭素が反応するため、二酸化炭素が発生します。
なお、コークスは、石炭をむし焼きにしたもの。コークスの主成分は炭素である。
鉄をつくるには、鉄鉱石から、製鉄所にある高炉（こうろ）で鉄を溶かします。高炉の高さは100m（メートル）以上もあります。高炉で溶かした鉄が、銑鉄（せんてつ、pig iron）です。
なお、高炉の内側には、耐火性のレンガが内貼り（うちばり）してある。このレンガによって、高炉は、溶けた熱の高温に耐えられるようになっている。
鉄鉱石は、酸化していて、さびています。鉄鉱石を溶かす時に、さびをとるため、炭素をふくんでいる石炭をむしやきにしたコークス (ドイツ語：Koks) を加えています。コークス中の炭素と、鉄鉱石とが反応します。つまり還元（かんげん）反応です。酸化の反対の反応を、つまり酸化した物質から酸素が失われる反応を還元（かんげん、reduction）と言います。
反応熱で、高炉中は高温になり、鉄が溶けます。
銑鉄は、高炉の中で下に液状になって、たまり、炉の下のほうから取り出されます。
この炭素が鉄に多くまざると、鉄はかたくなり、もろくなる。銑鉄には炭素が多くあるので、銑鉄は、かたくてもろいです。銑鉄に、ふくまれる炭素の濃度は、だいたい４％から５％まで、です。この炭素の濃度だと、銑鉄が、やや低い温度で溶けやすくなるので、結果的に、銑鉄の濃度が、こうなります。
不純物は、酸素の他にも、ふくまれてるので、コークスの他に、石灰石（せっかいせき）を加えています。
鋼（はがね）とは、銑鉄を転炉（てんろ）という炉に送り、転炉で酸素（さんそ）を吹き込むことで、炭素を燃焼（ねんしょう）させて減らし（へらし）、ちょうどいいぐあいにまで炭素を減らすことで、丈夫（じょうぶ）な鋼（はがね）に、なります。ねばりが ありながら、しかも かたくなるように、炭素の量を調節した鉄です。鋼にふくまれる炭素の量が、どのくらいかと言うと、0．02％ から 2．1％までの炭素濃度です。
転炉のあと、さらに圧延機におくられ、板のかたちの鋼板（こうばん）や、棒のかたちの棒材（ぼうざい）などへと、加工されます。
鉄や鋼をあわせて、鉄鋼（てっこう）と、よびます。
鉄鋼を生産している産業を鉄鋼業（てっこうぎょう）と言います。
なお、ステンレス鋼（ステンレスこう、Stainless steel）とは、鋼（はがね）にニッケルやクロムを加えた合金です。
アルミニウムをつくったり、銅をつくったりなど、鉄鋼以外の金属を生産するのは、金属工業と言います。アルミや銅の生産は、鉄鋼業とは言いません。
ステンレスは、鉄（てつ）Feをおもな成分として、鉄に、クロム（元素記号: Cr）やニッケル（元素記号: Ni）が加わった合金である。
「ステンレス」の語源は、「stain less」であり、さび（stain） が ない(less)、という意味。
鉄の合金のことを鋼（はがね、英:steel）というので、正確には「ステンレス鋼」（ステンレスこう、stainless steel）という。
建築物などに使われている鉄を、表面をペンキなどの塗料（とりょう）で、塗装（とそう）する理由のひとつは、酸化をふせぐため である。
鉄が空気と触れ合わなければ、空気中の酸素とも触れ合わないので、その鉄に酸化が起きなくなる。
しかし、塗料そのものが、しだいに空気中の酸素や雨水などと反応して分解したりしていくので、建築物などでは数年ごとなど、定期的にペンキを塗り直す必要がある。
なお、アルミニウムの建築材には、ペンキを塗らないのが普通である。
アルミニウムは、酸化しても、酸化が表面で止まり、その表面の酸化膜が保護膜になることにより、アルミ内部まで酸化がすすみづらいので、ペンキを塗る必要が無い。
アルミニウムは、酸素とむすびつきやすい。
アルミニウムの原料であるボーキサイトの主成分は、酸化アルミニウムである。
（※ 参考 :）アルミニウムは酸素との結びつきが強いこともあり、人類がアルミニウムを発見したのは歴史でも遅くて（おそくて）、1800年ごろに人類はアルミニウムの物質を発見した。そして1850年のナポレオン3世のフランスではアルミニウム製の食器が生産されていた。
さて、ルビーは、酸化アルミニウムの結晶に、クロムがすこし混ざったものである。
サファイアは、酸化アルミニウムの結晶に、鉄とチタンがすこし混ざったものである。
ルビーもサファイアも、酸化アルミニウムの結晶に、不純物がまざったものである。


電流とは単純には電気の流れのことである。電気の流れで実際に動いているのは電子であり、金属などの電気を通すもので電子は動くことが出来る。ここでは、電流の細かい性質には触れず、電流の基本的な性質について扱う。
ここでは、電流の性質についてまとめる。しかし、電流について述べる前に、電流がどのようなものから出来ているかについて簡単にまとめる。
電気を通さない物質を不導体または絶縁体（英語: insulator、インサレイター）という。絶縁体同士をこすり合わせることで、物質に静電気（英語： static electricity）を貯めることが出来る。静電気が溜まった状態のことを帯電（英語: electrostatic charge）しているという。
静電気は磁石と同じく、触れることなくお互いの間に力を働かせることが知られている。例えば、下敷きをこすった後に髪の毛に近づけると髪の毛が逆立つが、これは静電気によって、髪の毛が下敷きに引っ張られているということである。また、静電気にはプラスとマイナスがあり、磁石のNとSのようにプラス同士、マイナス同士を近づけると反発し、プラスとマイナスを近づけると引き合う性質がある。こすった時にプラスとマイナスのどちらに帯電しやすいかは、絶縁体の性質による。
静電気は電流と関係があり、帯電したものを金属に近づけると瞬間的に電気が流れ、放電（英語: electrostatic discharge）が起こることが知られている。冬に金属で出来た物に触れようとするとパチッと痛みを感じるのは、皮膚表面が帯電していて、金属に触れた瞬間に放電が起こるからである。実際には静電気として蓄積されているものと電流として流れているとされているものは、どちらもw:電子（でんし）と呼ばれるw:粒子であることが知られている。電子は容易に観察することは出来ないため、ここではその性質については詳しく述べない。（詳しくは高等学校理科 物理Iなどを参照。）
空気といった電気をほとんど通さない物に比べて、金属は電気をかなり通しやすい。正しい方法で金属の導線を繋ぎ合わせることで、電流の流れる「道」を作ることが出来る。この「道」を繋いだ一セットをw:電気回路（英語: electric circuit、エレクトリック・サーキット）と呼び、電気回路の要素を記号を使って表した設計図を電気回路図と呼ぶ。電気回路図は形式が標準化されているので、電気回路図を見て電気回路を組み立てたり、逆に作った電気回路を電気回路図に表したりということが誰にでも出来る。例えば、電池(直流電源)は
と表され、w:抵抗（電流を流れにくくする物体のこと）は
と表される。また、導線は直線で表される。電池には陽極（＋極）と陰極（－極）があるが、回路記号では線が長い方が陽極に対応する。実際の電池では突起のある方が陽極である。
電池と抵抗だけをつないだ簡単な電気回路図は
で与えられる。電気回路の中では各点でその点を流れる電流と電圧が決まる。
導線などの導体内の電気の流れおよび、その流れている電気の量を電流（でんりゅう、electric current、エレクトリック・カレント）という。電流の強さの単位は、アンペアという単位で表す。アンペアの記号は A で表す。
電気回路に電流を流す、働きの大きさのことを電圧（英語: voltage、ボルテージ）という。一般にw:電池の電圧は、その電池の中の物質によって定まる。電圧の単位はボルトといい、記号はVで表す。（詳しくは高等学校物理を参照。）
このような電池の電圧を起電力（英語: electromotive force, EMF）という。起電力は、電池内の物質の種類によって、一定に定まる。電池内の物質の量には影響されない。物質の種類によって、起電力が定まる。
たとえば、家庭用のマンガン乾電池1個の電圧は1.5Vである。
歴史的には、乾電池の発見と発明によって、一定の電圧で電気回路に電気を送り続ける定電圧源が人類の手に入るようになり、電圧と電流とを明確に区別することができるようになった。
では、電池や電圧というのは、そもそも何であろうか？
電池（電源）を省いて電気回路を作ったとしても何も起こらない。例えば輪っかのようにため池を作っても、エッシャーの滝のように水が急に流れだすことはなく、止まったままである。だが、池に高低差を作って、低い方から高い方へポンプで水を送ってやれば、水は自然と流れだすことになる。このポンプの役割をするのが電池であり、水の高低に対応するのが電位である。また、高低の傾斜をきつくすれば水の流れる勢いも速くなるが、同じように電位の高低差こそが電圧の正体である。
したがって、電池の両端には、かならず電位差がある。更に、一般に、電池については陽極がより電位の高い方とする。さて、このとき電気回路図中の2点についてその2点が異なった電位を持っていることが分かる。上の電気回路中でも電位差があるので電位が高い点から低い点へと電流が流れるが、この際に電気抵抗（英語: resistance、レジスタンス）を通過するため、ここで電圧降下をおこす。電気抵抗は導線と比べて「電気の流れにくい場所」と理解することが出来る。その場所を電流が通ることで熱が発生し、また電流が勢い（＝電圧）を失う。このことによって電気回路中に異なった電位があることと整合的になるのである。ここまでの話では、電圧降下の量が電気抵抗の性質によって変化し、電位の差を埋めるのに十分でなくなるように思えるかも知れない。しかし、このような場合には常に、抵抗の値と合わさってちょうど電位差を埋めるように対応する電流が流れるのである。電気回路中の電位についてより（詳しくは高等学校理科 物理Iを参照。）
電池を2つ縦に並べるようなつなぎ方を、w:直列接続または直列つなぎと呼ぶ。
また、直列に対して電池を横に平行に並べるようなつなぎ方を、w:並列接続または並列つなぎと呼ぶ。
直列接続を用いると、電池全体の両端に対する電位差は、各々の電池の両端に対する電位差の和になる。一方並列接続では両端の電位差は1つの電池を用いたときの電位差と比べて変化しない。ただし、電池の寿命は、1本だけを用いたときと比べて、並列つなぎに用いた電池の数だけ長くなる。
同様にして抵抗の接続の仕方にも直列接続と並列接続がある。このときの全体としての抵抗値を計算することが出来るが、これは高等学校物理の範囲である。
電流の流れにくさを電気抵抗、または単に抵抗という。
流れにくさと、その物体とを区別したい場合には、電流を流れにくくする素子のことを抵抗器あるいは抵抗体と呼んで区別する場合も有る。
本節でも、混同を避けるため、流れにくさのことは抵抗と呼び、物体側は抵抗器あるいは抵抗体と呼ぶことにしよう。
抵抗（電気の流れにくさのほう）の単位は、オーム（英：ohm、オウム）といい、記号は

Ω

{\displaystyle \Omega }
で表す。
一般に抵抗器の両端で、ある電位差があるときに、抵抗器に流れる電流は
で与えられることが知られている。ここで、V[V]は抵抗の両端の電位差で単位[V]はw:ボルトと読まれる。
また、I[A]は抵抗を流れる電流値で、電流の単位[A]はw:アンペアで与えられる。
更に、R[

Ω

{\displaystyle \Omega }
]は、抵抗の大きさを表わす値であり単位[

Ω

{\displaystyle \Omega }
]は、w:オームと読まれる。
上の式は電圧と電流の関係を表わす式であり発見者の名前にちなんでw:オームの法則と呼ばれる。
抵抗300[Ω]を持つ電気抵抗に9[V]の電位差を与えたとき、抵抗中を流れる電流は何[A]か。
オームの法則を用いればよい。V = 9, R = 300を用いると、
を得る。よって流れる電流は0.03[A]である。
一般に抵抗の大きさは使われている物質が同じ材質なら用いられている材質が長いと抵抗も大きくなり、材質が細いと大きくなる。また、同じ長さでの抵抗値は
物質によって異なっている。
導線の太さや長さによって抵抗の大きさは変わる。直感的に、導線が太いほうが電流が流れやすいのは分かるだろう。
実際に電気抵抗は、導線の太さに反比例して、抵抗が小さくなることが、実験的に確認されている。
さらに、導線は材質や太さが同じならば、導線が長いほど抵抗が大きくなり、長さに比例して抵抗が大きくなることが、実験的に確認されている。
記号はすべてを覚える必要はないが、最低限、固定抵抗器と乾電池、豆電球、スイッチ、電圧計および電流計、接続している交点と接続していない交点との区別、などは覚えてもらいたい。
電流を測る計器を電流計（でんりゅうけい）という。形状や使い方は、学校教科書などを参考にしてください。
電圧を測る計器を電圧計（でんあつけい）という。形状や使い方は、学校教科書などを参考にしてください。
電流計や電圧計は、つなぎ方を間違えると、故障する場合があります。
放電管に、高い電圧をかけると、電気回路が導線でつながってなくても電気が流れることがある。このような現象を放電（ほうでん）という。
歴史的には、真空放電管の実験で、マイナス側の陰極から、なにか（これは電子の線である。）が放射されるのが発見された。
なので、陰極から出る電子の線は、電子線（でんしせん、cathode ray、カソード・レイ）と呼ばれる。
また、この実験から、電子は負の電荷をおびていることが、人類に分かった。
（※注意
ここでは、電流を電熱線に流す実験と、電球に流す実験を行なう。ここでは、電流を流すことで電熱線では発熱が得られ、電球に流すことで光が得られることがわかる。得られる光や発熱の強さは、それらにかける電圧を大きくすることで強くなる。
ここで、得られる光や発熱の強さは、電熱線や電球が消費する電力（でんりょく、electric power）によって定まる。電力は、ある時間当たりに抵抗が消費するエネルギーのことである。電力は
で与えられ、電力の単位は[W](ワット)である。（詳しくは、高等学校理科 物理Iを参照。）
電力P［W］を式で書けば、
である。
1000Wのことをキロワットと言い、1kWと表す。
オームの法則が成り立つ電気回路の場合、電流Iについて
が成立ち、電力の式 P=VI に、この V=RI を代入すれば、
が成り立つ。そのため、発する光や発熱は、かける電圧の2乗に比例するはずである。
同様に、電力の式 P=VI に、 I=V/R を代入すれば、
となる。なお。以上の式は、あくまでもオームの法則が成り立つ場合での式である。
抵抗に流れる電流による抵抗熱を利用した機器なら、たいていの機器ではオームの法則がなりたつ。
中学の学習で扱う機器なら、ほとんどの電気回路でオームの法則が成り立つので、この結果が成り立つと思って良い。
）
電熱を利用して水を熱することを考えよう。1Wの電力を1秒間、加えた時の熱量を1ジュールという。ジュールの単位記号はJなので、1ジュールは式では 1J とあらわす。
電気の発熱量を表す場合は、カロリーではなく、なるべくジュール単位で表すのが一般的である。
なお、カロリーとは、水1グラムを1℃上昇させるのに必要な熱量である。
ジュールとカロリーとの関係は、およそ
である。
読者は「カロリーという単位があるのに、なぜ、わざわざジュールという単位をつくったのだろうか？」と疑問を持つかもしれない。その質問に、お答えしよう。
ジュールという単位は、力学という物体の運動法則を調べる学問での「仕事」という物理量が元になっているのである。力学で「仕事」という物理量があり、その「仕事」の単位がジュールなのである。
上記の式で、単位の読みは、Jはジュール。Nはニュートン。mはメートル。
詳しくは後のエネルギーに関する節で習う。
ここでは、ともかく、電気の発熱量はジュールという単位で表すのが一般的だと知っていただければ良い。
ジュールという単位は、ワットを基準に考えれば、1Wの電力を1秒間、発熱させた時の熱量だった。
実生活では、30Wの蛍光灯を3時間ほど使用したりと、1Wよりも、もっと大きな電力を、1秒よりも、はるかに長い時間、用いることが多い。
電力のワットに、時間（=60分のこと）を掛けた量を電力量（でんりょくりょう）という。単位はワット時[Wh]あるいはキロワット時[kWh]である。
計算例として、たとえば使用電力が30Wの蛍光灯を3時間ほど用いたら、使用電力量は 30[W]×3[h]=90[Wh] である。
なお、電力量の単位 Wh の末尾のhは英語のhour（「アワー」、1時間、２時間と言った「時間」の意味。）の略である。
磁石に鉄などを近づけると鉄は磁石に引きよせられることが知られている。このような磁石の性質を見るために、w:磁界（じかい）という考え方を用いる。磁界とは磁石の
回りの各々の点にある矢印が張りつき、その矢印によって、その点の近くに鉄などが現われたときにそれらが引きよせられる方向を記述する方法である。
このとき、鉄などが引きよせられる強さは矢印の長さで表わす。
一般に、ある磁石にはN極とS極があるが、磁界は通常N極からS極に向けて伝っていくように書かれる。磁界は途中で途切れることが無い。
磁場の向きが分かるように図示しよう。磁石の作る磁場の方向は、砂に含まれる砂鉄の粉末を磁石に、ちりばめて、ふりかけることで観察できる。
これを図示すると、下図のようになる。（画像素材の確保の都合上、写真と図示とでは、N極とS極が逆になっています。ご容赦ください。学校教科書などで、磁力線（じりょくせん）の図示を確認してください。）
このような磁界の図を磁力線（じりょくせん）という。磁力線の向きは、磁石のN極から磁力線が出て、S極に磁力線が吸収されると定義される。棒磁石では、磁力の発生源となる場所が、棒磁石の両端の先端付近に集中する。そこで、棒磁石の両端の先端付近を磁極（じきょく、magnetic pole）という。
磁力線の向きを、どうやって確認するかというと、方位磁針（ほういじしん、compass）を用いればいい。その場所の方位磁針の向きが、その場所での磁力線の向きである。
永久磁石が作る磁力線を図示する場合は、N極から力線が出て、S極で磁力線が吸収されるように書く。磁力線は、磁界を図示したものなので、磁極以外の場所では、磁力線が分岐することはない。N極以外の場所では磁力線が生成することもなく、S極以外の場所で磁力線が消滅することもない。
また、磁力線が交わったりしてはいけないし、枝分かれもしてはいけない。もし、交わらして磁力線を書くと、その場所での方位磁針の向きが２通りあることになり、不合理な図となる。
鉄やコバルトやニッケルに磁石を近づけると、磁石に吸い付けられる。また、鉄やコバルトやニッケルに永久磁石などで強い磁力を与えると、鉄などから磁石を遠ざけても、鉄やコバルトやニッケルそのものが磁場を周囲に及ぼすようになる。 このような、もともとは磁場を持たなかった物体が、強い磁場を受けたことによって磁場を及ぼすようになる現象を磁化（じか、magnetization）という。
また、鉄（英：iron）とコバルト（英：cobalt）とニッケル（英：nickel）は、磁化されることのできる金属であり、このような磁化される物質を磁性体（じせいたい）という。
必ずしも、すべての金属が磁性体とは限らない。たとえば、銅は磁化されないので磁性体ではない。
また、金属以外の物質は、一般に磁化はされず、したがって金属以外の物質は磁性体ではないのが一般である。
磁化された鉄などは、べつに永久磁石ではないので、反対方向から磁化すれば磁気が打ち消されて磁化が消える。また、外界との磁界との相互作用などで、磁化された鉄などの磁力は、自然に磁化が消失していく。
電流は、その周囲に磁界を作る。これは方位磁針を電気回路の近くに置くことで確認できる。
直線電流がつくる磁界の向きは、電流の向きに右ねじを進めるときに、右ねじを回す向きである。この電流と磁界の向きとの関係を右ねじの法則、あるいはアンペールの法則（Ampère's circuital law）と言う。
コイルのような曲線部を持つ電気回路が作る磁界の向きも、電気回路の各部分の電流が右ねじの法則に従って、磁界を作っている。
電流の周りに生じる磁界の強さは電流の強さと導線からの距離だけで決まることが知られている。（しかし、ここでは具体的にその強さを求めることはしない。詳しくは高等学校理科 物理Iなどを参照。）
導線を棒状のものにまきつけて、ある一定の長さにしたものを、w:コイルと呼ぶ。電気回路用のコイルについてはソレノイド（Solenoid）またはソレノイドコイルと呼ぶ場合が多い。コイルに電流を流したときにも磁石のときに見たような磁界が流れることが知られている。
磁界の向きは、方位磁針で確認できる。
電気回路に電流を流すと磁力が発生するのだった。この電流が作る磁界を、永久磁石の代わりに磁力の発生源として利用したものが電磁石（でんじしゃく、electromagnet）である。
実際の電磁石では、磁力を強めるために、コイルのソレノイド部分に鉄の棒を収める構造になっている。鉄芯が磁化させることで、磁力を強めている。
電流が磁界から受ける力を利用して、モーターがつくれる。モーターの原理は、右図のようなものである。
電流の向きから磁界の向きに、右ねじを回した向きに、力は働く。
整流子とブラシは、半回転ごとに電流の向きを切り換えることにより、つねにコイルを同じ向きに回転させるためのものである。
整流子が切り替わる瞬間は、いきおいで、そのまま回り続ける。
磁界の中で、導線に電流を流したとき、導線に働く力の向きは、電流の向きと磁界の向きの両方に直交する。
また、力の向きは、右ねじを、電流の向きから磁界の向きに右ねじを回したときに、その右ねじが進む向きである。
この法則をフレミングの左手の法則という。
電流の向きを逆にすると、力の向きも逆になる。この場合にも、力の向きは、右ねじを電流の向きから磁界の向きに右ねじを回したときに、その右ねじが進む向きになっているので、フレミングの法則が成り立っている。
コイルを置き、その輪の中に、磁石の先端を出し入れする実験実験を行なってみる。ただし、コイルの両端には電圧計を接続し、コイルに流れる電流の電圧を測定するものとする。
このとき、図のように、電流が流れる。
近づけたときと、遠ざけているときに、その磁石を動かしているあいだのみ、電流が流れる。遠ざけているときの電流の向きは、近づけているときの電流の向きとは、逆向きである。
この現象を電磁誘導（でんじ ゆうどう）といい、この電流を誘導電流（ゆうどう でんりゅう）という。
電磁誘導で電流が流れるのは、磁力が変化している間のみである。磁石を近づけおわった状態で固定していても誘導電流は流れない。
この電磁誘導を発見した人物は、イギリス人のファラデーである。
電磁誘導では、コイルの巻数が大きければ大きいほど、発生する誘導電流の大きさも大きくなる。
また、磁界の変化の速さが大きければ大きいほど、発生する誘導電流の大きさも大きくなる。
検流計を使えばいい。なお、検流計の内部のしくみは、検流計の中には導線の他にも磁石が入っており、フレミングの法則による力を、巻きバネをバネ計りとして用いて、はかっている。あらかじめ、検流計の製造業者などが、大きさの分かっている電流を流して、どのていどの大きさの電流で、どのていど、フレミングの法則による力が働くかを確かめて調整してある。なので、検流計の使用時に、流れている電流計の大きさが分かるという仕組みである。
ロシアのレンツは、磁界を変化させると、その変化をさまたげる向きに電流が流れることを発見した。この法則をレンツの法則という。
※ アンペールの法則により、電流のまわりには、（電流の向きを基準にして）右回りに磁界が発生している。
誘導電流のまわりに発生する右回りの磁界の向きは、磁石の動きによる磁界の変化を打ち消す向きになっている。
このように、磁界が変化している間のみ、誘導電流が流れる。また、その誘導電流の向きは磁界の変化を妨げる向きである。
これをレンツの法則（Lenz's law）という。
現在の火力発電や水力発電や原子力発電などの発電所では、この電磁誘導の原理を用いて、発電を行なっている。火力発電や原子力発電では、火力などで発生する熱によって水をわかして水蒸気をつくり、固定した磁界の中にあるタービンを、水蒸気を用いてタービンをまわし、そのタービンの軸が発電機の軸とつながっているので、タービンの軸の回転といっしょに発電機も軸が回転し、そして発電機の軸にはコイルが取り付けてあるので、それによって誘導電流を発生させるのである。
水力発電では、上流から下流に流れ落ちる水流の力をもちいて、タービンを回している。
おおざっぱに言うと、火力発電などのしくみは、タービンを回すことで発電機のコイルまたは磁石を回し、発電している。（中学の範囲では、この程度のおおざっぱな理解で充分だろう。）
なお、自転車の発電機では、軸に取り付けられた磁石のほうを回転させる仕組みになっており、コイルは固定されているのが一般である。
近年、鉄道の自動改札で、専用のICカードをセンサーの近くにかざすだけで、自動的に料金を払うなどの改札の処理を行うを処理がある。これも、電磁誘導を利用している。
まず、改札機に、磁界を発生させる装置が入っている。
また、ICカードの内部には、電源は無い。
そしてICカードの内部には、コイル状のアンテナが入っており、改札の磁界によってカードに誘導電流が発生し、その誘導電流によってカードのICチップが作動し、そして改札とカードがデータのやりとりをし始めて、改札の処理をするシステムになっている。
電磁調理器（IH調理器）の中にはコイルがあり、そのコイルで磁界を発生させている。そして、コイルの電流の向きがすごく速く変わる仕組みになってるので、コイルによって発生する磁界の向きも、同じようにすごく速く変わる。
そして、調理ナベに誘導電流が流れ、調理ナベの電気抵抗によって発熱することで、熱を発生させている。
なお、コイルから発生した磁界が、調理ナベなどの底面などに、あたっても、もし磁界が変化しなければ、ナベに誘導電流は流れない。
だったら、磁界を変化させれば、調理ナベの底面に、誘導電流が流れる。なので、IH調理器の内部のコイルは、電流の向きがすごく速く変わる仕組みになってるのである。
乾電池による電流は、電池切れなどが起きてなければ、大きさは変わらずに一定のままである。
いっぽう、発電機の電流は、磁石またはコイルが回転しているため、電流および電圧の大きさが周期的に変わる。
電池切れしてない乾電池による電流のように、大きさが一定のまま変わらない電圧と電流のことを直流（ちょくりゅう）という。
いっぽう、周期的に、電圧と電流の大きさが変わる場合を交流（こうりゅう）という。
家庭用のコンセントに供給されてる電圧は交流である。
オシロスコープという装置で調べると、交流の波形が見られる。
交流の電圧・電流にて、電流の向きの変化が、1秒間あたりに起きる回数を周波数（しゅうはすう）といい、周波数の単位はヘルツ（記号: Hz）である。
日本では、家庭に供給されている交流の電気では、東日本では50Hz、西日本では60Hzである。
電気をおくる場合、電流を大きくすると抵抗熱が大きくなり、よって電力の損失が大きくなるという事実がある。
同じ電力（電力P ＝ 電圧V × 電流I ）でも、電圧を高くして電流を低くしたほうが、抵抗熱が小なくなるという事実がある。
なので発電所からの送電では、電圧を高くして、電気を送っている。発電所で発電される交流は電圧が数十万ボルトであるが、送電のとちゅうで変電所（へんでんしょ）にある変圧器（へんあつき）によって段階的に引き下げられて数千ボルトに引きさげられ、さらに家庭に届く直前には電柱の上にある柱状変圧器によって100ボルトや200ボルトに引き下げられ、この100Vや200Vの電気が家庭に届いている。
なお、電池にプラスとマイナスの端子があるように、直流の電源にはプラスとマイナスの向きがある。
しかし、交流では、電圧が交互に向きが変わるので、電源などでは、あまりプラスとマイナスの区別をしない。じっさいに、家庭用のコンセントには、プラスとマイナスの区別が無いのが一般的である。
変圧器（へんあつき）は、鉄心（てっしん）に、巻数のことなる2つのコイルを図のように巻いた仕組みになっている。
これで電圧を変圧できる理由は、電磁誘導を利用している。
巻数の多いがわのコイルに高圧電流を流すと、コイルのまわりに電磁石のように磁界が発生し、その磁界が鉄心の中をとおるため、巻数のすくない側のコイルに誘導電流が流れる。
このさい、2つのコイルの巻数の比の関係により、巻数の少ないがわのコイルには低い電圧が発生する。
N1:N2＝E1:E2 Nは巻き数、Eは電圧
こうして変圧器では、電圧を変換している。
なお、コイルの巻数の比を変えることで、変圧の比も変えることができる。
例題
一次側の電圧が2500Vあるが、これを100Vに変換したい。一次側の巻き数を6250回とすれば、二次側の巻き数を何回にすればいいか？
答え…N1:N2＝E1:E2、6250:N2＝2500:100、N2＝250回
よってN2の巻き数は250回にすれば良い。
携帯電話の充電器やパソコンなどに使われているACアダプターには、変圧器が入っているものもある。
これらのアダプターなどにある「AC」または「DC」という表記がある場合がある。
AC（発音: 「エーシー」）とは、交流の英語の Alternating Current の略である。
また、ACアダプターとは、交流を直流に変換するアダプターである。
パソコンのアダプターに、ACアダプターが使われている理由は、コンピューターは、直流で動くため、電圧を直流に変換する必要があるからである。
いっぽう、DC（発音:「ディーシー」） とは、直流の英語の Direct Current の略である。


原子力発電の核燃料には、ウラン（ドイツ語: Uran）などが用いられる。
ウランなど、一部の物質からは放射線（英：radial rays ラディアルレイズ）が出る。放射線は、とてもエネルギーが強いので、多く浴びすぎると危険である。
放射線の性質として、目に見えないが、ぶつけられた物を電離してイオン化する性質がある。また、透過能力を持ち、物体を通りぬける。
まとめると、放射線の代表的な性質として
放射線によって、放射線をあびた物が電離をする理由は、放射線のエネルギーがとても強いので、電子をはじきとばすためである。
この放射線の電離作用などにより、生物のDNAが傷ついてしまう。ウランや核燃料・核廃棄物など、放射性物質の管理に、厳重な管理が必要な理由の一つは、人体および生物の健康上の理由である。
放射性同位元素が放射性崩壊を起こして別の元素に変化する性質を、放射能（英: radioactivity） と言う。
ウランなど、放射線を出す物質をまとめて、「放射性物質」などと言う。
核燃料などの無い自然界にも、ごくわずかながら、放射線があり、自然放射線と言う。
自然放射線の由来は、宇宙からの自然放射線や、あるいは大地や大気などの、ごくわずかな放射性物質(天然のウランなど)などの影響である。
（地上での）自然放射線については、自然界での量は少なく被害をおそれる必要は無い。
しかし、核燃料や、核廃棄物などによる放射線は、自然の放射線と比べて、とても量が大きいので、人工の放射線および放射能は危険である。よって、これらの核物質の取り扱いには厳重な注意や管理が必要である。
放射線には、いくつかの種類がある。
アルファ線（α線）、ベータ線（β線）、ガンマ線（γ線）のほか、エックス線（X線）がある。ウランなどの放射性物質からはアルファ線、ベータ線、ガンマ線が発される。
これら放射線は、それぞれ特徴がちがう。
これら放射線の正体が明らかになった方法の一つは、放射線を電界や磁界に置くと、その電気に応じて放射線の進行方向が変わるので、正体が分かった。
ヘリウムそのものは、危険ではない。同様に、電子そのものも危険ではない。「電磁波」というと聞きなれないが、じつは自然界の光も電磁波の一種である。
放射線の応用は、原子力発電のほか、その透過能力をいかして、エックス線が医療のレントゲンなどにも用いられている。
医療のCTスキャンとPET診断では、放射線を利用している。（※ 備考: PETとは、陽電子放射断層撮影装置のことであるが、PET診断のために、被験者に放射性物質をふくむ特殊なブドウ糖やグルコース類を摂取してもらっている。）
また、工業では、透過能力をいかした非破壊検査（英: Non Destructive Inspection,　略：NDI）などにも応用されている。
空港の荷物検査の機器（カバンなどの中身を見る機器）も、放射線を利用しているのが一般的である。（※ 参考文献: 大日本図書 および 教育図書）
また、自動車タイヤなどに使われるゴムやプラスチックなどで、ある種類のゴムやプラスチックの製造工程において、放射線を照射することで、耐熱性を向上させることができるゴムやプラスチックがあることが知られており、実際に自動車産業で活用されている。（※ 最近の中学理科の教科書には、この話題が書いてある。）
ジャガイモに放射線を照射すると、芽が出にくくなり、長期保存できるようになるので、すでに実用されている。
その他、歴史研究の分野での放射性年代測定など、放射線には多くの活用がある。
（※ 中学理科のの検定教科書の範囲内。）
霧箱という装置により、飛行機雲のように、放射線のとおった道筋が見える装置がある。
霧箱のなかには、蒸気がつまっている。放射線が入射すると、その放射線の作用により、飛行機雲のように道筋が液化するので、放射線の道筋が見えるという仕組みである。
（ウィキペディアに霧箱のわかりやすい画像がないので、検定教科書などを参照してください。）
放射線の強さの単位には、ベクレル（単位：Bq）およびシーベルト（単位：Sv）がある。
シーベルトは、人間が、その量の放射線をあびたときの影響の度合いによる、放射線の強さの度合いである。
自然放射線の強さをシーベルトであらわすと、およそ年間 2.4ミリシーベルトが世界平均である。シーベルトの単位記号の表記は Sv と書く。ミリシーベルトは mSv と書く。 年間 2.4 mSv が自然放射線の世界平均である。
ベクレルは、人体の影響は考えておらず、放射線の強さのみを考えている。
1895年にレントゲン（人名）は、真空放電の実験をしていたとき、放電管から、目に見えない未知のなにかが出ていて写真フィルムを感光させることを発見し、この（写真フィルムを感光させる）未知のなにかをX線と名づけた。
1896年、ベクレル（人名）は、ウランから、X線に似た何かが出ていることを発見しました。（ベクレルの発見した）この何かは、のちに放射線と名づけられました。
レントゲン以降、キュリー夫妻など多くの科学者が、放射線の性質を解明していきました。


動物と植物に共通して、すべての生物は細胞（さいぼう、cell）から成り立っている。細胞は、生物の基本的な単位である。いくつかの動植物では、細胞だけを取り出しても、培養液（ばいようえき）などを与えると生きていける。細胞よりも細かく分割すると、たとえ培養液を与えようが生きていけない。
ヒトの体は約37兆個の細胞からできている。生物の種類によって，体をつくる細胞の個数は異なる。
細胞1個の大きさは生物の種類にもよるが、だいたい 0.01 mm ～ 0.05 mm である。この大きさは、肉眼では観察できないが、顕微鏡でなら観察できる大きさである。
タマネギの表皮細胞が、このような通常の大きさの細胞の例である。
例外として、細菌類の細胞は小さく、0.0002mm ～ 0.0010mm 程度であり、逆に鳥類の卵細胞（らんさいぼう）は特に大きく、ダチョウの卵は一個の細胞であって直径9cmもある。ニワトリの卵黄も3cmほどもある大きい細胞である。
細胞の発見は、1665年、イギリスのロバート・フックによってコルクの薄片を顕微鏡で観察したことで発見された。
彼は、自作の顕微鏡を用いて観察したところ、多数の中空の構造があることを知った。それを修道院の小部屋(cell、セル)にみたて、細胞(cell)と呼んだ。彼が観察したのは、死んだ植物細胞の細胞壁（さいぼうへき）であった。
細胞の見た目や働きはさまざまに異なるが、基本的な機能や構造は同じである。
動物細胞・植物細胞とも、すべての細胞は核(かく、nucleus)と細胞質(さいぼうしつ、cytoplasm)、それを囲む細胞膜(さいぼうまく、cell membrane)からなる。細胞質とは、細胞のうち、細胞膜の内側から核をのぞいた部分の総称のこと。そのため細胞質には多くの構造をふくむ。
核は、細胞の分裂増殖中をのぞけば、ふつうは1つの細胞につき、1つの核だけである。
顕微鏡での核の観察は、 酢酸カーミン（さくさんカーミン、acetocarmine） や 酢酸オルセインや酢酸ダーリアで、染められる。酢酸カーミン、酢酸オルセインで核は赤く染まる。酢酸ダーリアで核は青く（紫）染まる。
プレパラートとカバーガラスを用いる、通常の顕微鏡の観察法で、染色した核を観察できる。
核の内部には染色体（せんしょくたい）があり、染色体が遺伝子（いでんし）の正体である。より詳しく言うと、染色体の内部にあるDNA（ディーエヌエー、デオキシリボ核酸）という物質が遺伝子の正体である。
なお、核と細胞質を合わせて原形質(げんけいしつ、protoplasm)とも呼ぶ。
核がない細胞は、増殖できない。また、核がない細胞は、早く死んでしまう。
なお、ヒトの赤血球も核がない。このため赤血球は増殖できず、100日くらいで死んでしまう。
なお、核の中には、染色体のほかにも、核小体（かくしょうたい）という球形のものがある。また、核の表面には、核膜孔（かくまくこう）という小さな無数の穴があり、核への物質の出入りに関わっている。（※　核小体と核膜孔は高校の範囲である。とりあえず中学の段階では、核小体と核膜孔は知らなくても問題ない。
まとめると、動物・植物に共通するつくりは、
である。
さらに、酸素呼吸を行っている多くの動物・植物では、細胞質中にミトコンドリアを持つ。ミトコンドリアによって酸素呼吸を行っている。（植物も酸素呼吸を行っている。）
細胞質の分類では、ミトコンドリアを細胞質に含める場合が多い。
小胞体とリボソームという構造が、動物・植物の両方の細胞に共通である。
リボソームはタンパク質を合成している。植物にもタンパク質はある。
小胞体は物質の輸送（ゆそう）に関わる。
細胞質には、このように、さまざまな小さな器官があり、これを核とともに細胞小器官(さいぼうしょうきかん、
organelle)と呼ぶ。細胞小器官どうしの間は、水・タンパク質などで満たされており、これを細胞質基質(さいぼうしつきしつ、cytoplasmic matrix)と呼ぶ。
植物の細胞にのみ、ある作りとしては、細胞壁（さいぼうへき）、葉緑体（ようりょくたい）、液胞（えきほう）がある。
動物細胞では、液胞はとても小さく、通常の顕微鏡では観察できないので、中学レベルでは、動物細胞には液胞が無いとして扱う。
「液胞」（えきほう）の「胞」（ほう）の字は、部首が「にくづき」の「胞」である。「細胞」（さいぼう）の「胞」（ぼう）の字と同じである。まちがって「泡」（あわ、ほう）を書かないように。
おもに動物細胞のゴルジ体が大きく観察しやすい。じつは、植物細胞にも、すごく小さいが、ゴルジ体がある。ただし植物細胞のゴルジ体は小さすぎるので光学顕微鏡では観察できない。電子顕微鏡などで観察できる。
生物には、体が一つの細胞だけからなる単細胞生物（たんさいぼう せいぶつ、英: unicellular organism）と、体がいくつもの細胞からなる多細胞生物（たさいぼう せいぶつ、英: multicellular organism）がある。
私たちヒト（人間のこと）は、多細胞生物である。ヒトの体は約60兆個の細胞からできている。生物の種類によって，体をつくる細胞の個数は異なる。
肉眼で見ることの出来る生物は、ふつう、多細胞生物である。
ミジンコは多細胞生物であることに注意。小さいからといって、必ずしも単細胞生物とは限らない。
単細胞生物は、一つの細胞に、生きるのに必要なすべての機能が備わっている。
形や働きがよく似た細胞の集まりのことを組織（そしき、tissue）と言う。
例
いくつかの種類の組織が集まり、一つのまとまりになった物であり、ある決まった働きをしている物を器官（きかん、organ）という。
例
私たち人間一人一人は、それぞれ1個の個体である。一つの動物は1個の個体である。
1本の木も、1個の個体である。
個体は、器官が集まって、つくられる。
動物の体のしくみについて学習します。
表のような対照実験（たいしょう じっけん）により、だ液によってデンプンが分解される事が分かります。
なお、ベネジクト液は麦芽糖（ばくがとう）に反応します。よって、表の結果により、だ液によってデンプンが分解され、麦芽糖が出来ている事が分かります。
消化（しょうか、英: digestion）
食べ物は、消化器官で、分子の細かい、水に溶けやすい物質に変化されます。分子が大きいままでは、体内に吸収できません。
あなたたち、人間は、口の中が、「つば」という液体で、しめっていますよね。
口の中から出る「つば」を、 だ液（だえき,saliva） といいます。
デンプンは、ブドウ糖分子がいくつも（何十個や何百個というほど多い）つながったものである。
だ液のアミラーゼは、このデンプンを分解し、デンプンを、麦芽糖（ばくがとう、英：maltose、malt sugar） に変える働きがある麦芽糖とは、ブドウ糖分子が2つ、つながったものである。（※ 検定教科書の範囲。東京書籍の図中に「麦芽糖」がある）。
食べ物を、体に吸収しやすいように、体内で変えることを 消化（しょうか） と言います。
だ液によって、デンプンが麦芽糖に変わることも、消化にふくまれます。
また、消化をすることができる液体を 消化液（しょうかえき） と言います。だ液も消化液です。
だ液の中には、 アミラーゼ という物質があって、このアミラーゼがデンプンを麦芽糖に消化していることが分かっています。
またアミラーゼのように、消化液にふくまれており、消化を行っている物質を 消化酵素（しょうかこうそ） といいます。
アミラーゼはデンプン以外のものは、分解しません。タンパク質や脂肪を、アミラーゼは分解できません。アミラーゼが分解できるのは、デンプンだけです。
だ液が出てくる場所をだ液せん（だえきせん、唾液腺、salivary gland）と言います。
これら、消化酵素は、消化の前後で変化しません。化学でならった「触媒」（しょくばい）と似ていますが、ちがいもあります。（※ 発展 :）消化酵素は、熱を加えると、働きをうしなってしまい、冷ましても、消化の能力は、もどりません（※ 大日本図書の検定教科書で、発展コラムの扱い。詳しくは高校で習います）。
（※ 範囲外 :）消化酵素の、よく働く温度は、30℃～40℃くらいであり、これは動物の体温に近いです。
タンパク質は、胃で胃液の中にふくまれる消化酵素（ペプシン）によって分解され、さらに小腸で すい液の消化酵素（トリプシン）および小腸の中にある消化酵素によって分解され、最終的に、（タンパク質は）より小さな分子であるアミノ酸になります。
脂肪は、すい液中の消化酵素（リパーゼ）のはたらきで、脂肪酸とモノグリセリドに分解されます。
アミラーゼは、デンプンを分解する能力をもつが、タンパク質や脂肪は分解しない。
同様に、ペプシンはタンパク質を分解するが、デンプンや脂肪を分解しない。
リパーゼも、脂肪を分解するが、デンプンやタンパク質を分解しない。
このように、消化酵素は、控訴ごとに働く分子の対象が決まっている。
さて、食べ物は、口から食道（しょくどう）を通って、つぎに胃（い）に降りてきて、胃で消化液（しょうかえき）によって細かく分解（ぶんかい）され、つぎに腸（ちょう）で栄養（えいよう）を吸収され、最後に肛門（こうもん）で糞（「ふん」。ウンチのこと。大便とも言う。）として排出されます。
食べ物が通るこれらの管を、 消化管（しょうかかん、gastrointestinal tract） と言います
これら、消化に関わる身体の各部を 消化器（しょうかき、digestive organ） と言います。
消化によって、デンプンやタンパク質が小さい分子に分解される理由は、小腸で吸収しやすくするためです。（デンプンなどの分子は、大きいので、そのままでは小腸の壁を通ることができないからです。）
食べ物は、胃の次には、小腸に行きます。
小腸では、栄養が吸収されます。また、小腸でも、食べ物の消化は行われます。なお、小腸の壁には、消化酵素があります。
小腸の内壁には、おおくのヒダがあり、さらにヒダには 柔毛（じゅうもう） という、小さな突起（とっき）が、いくつもある。（※ 範囲外 :）なお柔毛は、 「柔突起」（じゅうとっき） とも言う。
養分は、この柔毛から吸収される。柔毛の中には、毛細血管（もうさいけっかん）と リンパ管（リンパかん） があり、養分は、これらの管によって、運ばれる。
柔毛のおかげで小腸の表面積が大きくなり、栄養の吸収にも効率がよい。柔毛の長さは約1mmと短いが、小腸の表面積は約200m2にも、およぶ。200m2は、テニスコート1面分もの広さだ。
水分は、主に小腸で吸収されるが、一部の水分は大腸で吸収される。
なお、消化されなかった食物の繊維などは、便（べん）として肛門（こうもん）から排出される。
小腸で吸収されたブドウ糖の一部は、肝臓（かんぞう）でグリコーゲン という炭水化物にかえられる。
グリコーゲンになることで体内で保存がしやすくなる。体のエネルギーが不足する時など必要に応じてグリコーゲンがブドウ糖に分解されてエネルギー源になる。（※ 備考: ） グリコ－ゲンとして貯蔵できる量には限りがあるので多すぎる糖分を摂取すると体内では脂肪として合成される（※ 東京書籍の検定教科書に傍注あり）。
体内に吸収されたアミノ酸の一部は、肝臓でタンパク質に合成されて全身に運ばれ体をつくる材料としてのタンパク質として活用される。
体内に吸収された脂肪酸とモノグリセリドは、ふたたび脂肪になって貯蔵されエネルギー源として利用される。
肝臓は、ヒトの大人では 1000g～1500g もの質量のある大きな臓器です。
肝臓の働きは、
お酒にはエタノールが含まれますが、肝臓でエタノールが分解されます。
また、細胞中のタンパク質の分解などでアニモニアが出来ますが、アンモニアは人体に有害なので肝臓はアンモニアを（人体に無害な）尿素（にょうそ）に変えます。そして、尿素は、尿（にょう）に含まれる物質として対外に排出されます。
このような仕組みで、ヒトは体内にアンモニアがたまらないようにしています。
肝臓には、脂肪の消化を助ける胆汁をつくる働きもあり胆汁は胆のう（たんのう）に送られます。なお、胆のうは、肝臓とは別の臓器です。最終的に胆汁は、胆のうにたくわえられたあと腸に送り出されます。
そして 肝臓（かんぞう） から出る たん汁（たんじゅう、胆汁） と、 すい臓（すいぞう、膵臓） から出るすい液が、小腸の消化液です。たん液とすい液とが、十二指腸に流れこんで、食べ物とまざり、消化液の混ざった食べ物が、小腸の中を進みます。
； すい液（pancreatic juice）
消化器では、最終的には、炭水化物は ブドウ糖（ブドウとう） まで分解されます。タンパク質は アミノ酸（アミノさん） まで分解されます。脂肪の消化は、 脂肪酸（しぼうさん） と モノグリセリド まで分解されます。柔毛で体内に吸収された脂肪酸やモノグリセリドは体内でふたたび脂肪に合成されリンパ管に吸収されてやがて血液に運ばれます。
すでに説明したかもしれませんが（wikiでは版によって説明の状態が異なる）、食物中の消化しきれなかった繊維は、肛門から便（べん）として排出されます。
この他にも、いったん体内に吸収された物質でも、最終的に使い終わって不要になったら、対外に排出されます。
体内に吸収された養分が消費される際などに、肺から吸収した酸素を消費して、二酸化炭素が発生します。そして、二酸化炭素は人体には不要なので、血液によって肺に二酸化炭素は送られ、呼吸のさいに肺から二酸化炭素は排出されます。
タンパク質は分子中に窒素（元素記号 N ）を含む。タンパク質やアミノ酸が分解されると、そのままではアンモニア(化学式：NH3)という有毒な物質ができてしまう。（※ 大日本図書の教科書に「NH3」の文字あり。）
タンパク質の分解で出るアンモニアは、人体に有害なので、肝臓によって人体に無害な尿素（にょうそ）に変えられたあと、血液によって腎臓（じんぞう）に尿素は送られ、さらに ぼうこう などに送られ、水分とともに尿（にょう）として排出されます。
便は、未消化で吸収されなかったものですが、しかし尿のもとになるアンモニアや尿素は吸収されたタンパク質から作られたものです。
なお、尿の約96%は水分です（※ 学校図書）。
じん臓（じんぞう、腎臓）の位置は、体内の背中側の、横隔膜（おうかくまく）の下の、腰（こし）のあたりにある。
じん臓は、血液から、不要な物を、こしとって、血液をきれいにする働きをしている。
尿素も、じん臓で、こしとられる。
こしとられた尿素や不要物は、余分な水分といっしょに、 ぼうこう （膀胱、urinary bladder） へと、送られる。このようにして、ぼうこうで、 尿 （にょう、Urine ユレン） が、たまる。
ちなみに、腎臓で こしとられて　つくられる尿の量は、最終的には、１日で１リットルくらいの尿として排出する。じん臓では、いったん、1日あたり、なんと160リットル近くも、尿を作る。だが、べつに、この水量のほとんどは排出されず（もし、そんなに多くの水分を体外へ排出したら、死んでしまう）、尿の中にある水分や、ブドウ糖やミネラルなどの栄養を再吸収して、あらためて不要なものだけを排出するので、最終的に、体外へは１日あたり１リットルくらいの尿として排出する。
なお、腎臓でいったん作られる、160リットル近い尿のことを、 原尿（げんにょう） と言う。
私たち人間は、空気を吸っています。
空気をすって、空気中の酸素を体に取り入れて、二酸化炭素を、はき出しています。
このように、酸素をすって、二酸化炭素を吐くことを 呼吸（こきゅう） と言います。
吐き出す空気に二酸化炭素がふくまれていることを確認するには、石灰水にストローなどを使って息を吹き込めば、白くにごることから分かります。もしくは、石灰水を入れたふくろに息を吹き込めば、石灰水が白くにごります。
人間は、体内の肺（はい）という部分で、酸素を体内に吸収し、二酸化炭素を体外に出して、呼吸をしています。
肺は、左右に1個ずつあります。肺は、左右を合わせれば２個あります。
空気は、のど や鼻から、肺へと向かって吸い込まれます。
のどや鼻を通って、 気管（きかん） を通り、気管の先が２本に分かれていて、この気管が２本に分かれている部分を 気管支（きかんし） といいます。
そして、気管支の先には、肺が、ついています。
この肺で、酸素が体の中に吸収され、二酸化炭素が、排出（はいしゅつ）されます。肺の中で酸素と二酸化炭素の交換（こうかん）が、おこなわれています。
鼻から、気管、気管支、肺までを 呼吸器（こきゅうき） と言います。以上にくわえて、横隔膜（おうかくまく）や、ろっ骨（ろっこつ、肋骨）を、呼吸器にふくめる場合も、あります。
横隔膜（おうかくまく）が下がると、肺がふくらむので、肺に空気が吸い込まれます。横隔膜が上がると、肺が元に戻って、空気が吐き出されます。
肺の中には、気管支が、より小さな細気管支に枝分かれしていて、その先に 肺胞（はいほう） という小さな ふくろ が、いくつも ついています。酸素の吸収と、二酸化炭素の排出は、この肺胞（はいほう）で行われています。肺胞で、酸素と二酸化炭素の交換（こうかん）が、おこなわれています。
肺胞の一つ一つのまわりには、 毛細血管（もうさいけっかん） という細かい血管（けっかん）がついています。なお、血管とは、血液を運んでいる管です。肺胞は、毛細血管に酸素を送っています。また、毛細血管から、二酸化炭素を受け取っています。
なお、口から食べ物が入った時に食べ物が通る管である 食道（しょくどう） と、気管とは、べつの管である。
人間や、ほかのほ乳類は、肺で呼吸をしています。肺で呼吸をすることを 肺呼吸（はいこきゅう） と言います。
人間の呼吸は、肺呼吸です。ほ乳類の呼吸は、肺呼吸です。
しかし、魚は、エラで呼吸をします。魚には、肺はありません。
魚は、口から水を吸い込み、その口の中の水をエラに通して、エラで水から酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。
なお、魚を、魚の外側から見た時に、目のうしろにあるヒレのようなものは、「えらぶた」という物であって、エラではない。エラは、えらぶたに下に、かくれている。
エラの内部には、毛細血管が、たくさん、あります。
クジラとイルカは、ほ乳類です。クジラとイルカは、海に住んでいますが、ほ乳類です。クジラもイルカも、肺で呼吸しています。クジラには、エラが、ありません。イルカには、エラが、ありません。
魚類だけでなく、イカもタコも、エラで呼吸しています。エビも、エラで呼吸しています。貝も、エラで呼吸しています。
鳥類と、は虫類（トカゲやヘビなど）は、肺呼吸です。カメは、は虫類なので、カメは肺呼吸です。
両生類（カエルなど）は、成体（せいたい）は肺呼吸ですが、成体になる前の子（たとえばオタマジャクシなど）は、エラ呼吸です。
心臓から出て行く血液が運ばれている血管を、動脈（どうみゃく、英語: artery）と言う。動脈は、壁（かべ）が厚く、弾力性がある。
、vein、Venae）
心臓に戻っていく血液が運ばれている血管を、 静脈（じょうみゃく） と言う。静脈の中には、血液が逆流しないための弁（べん）が、ある。
とても細かく枝分かれをしていて、血管の壁もうすい毛細血管（もうさいけっかん、英語: capillary vessel, capillary）という血管が、体のいろんな場所にある。毛細血管では、栄養のやりとりや、酸素や二酸化炭素のやりとりをしている。
動脈のうち、肺に血液を送り出す肺動脈（はい どうみゃく）は、二酸化炭素が多く、酸素が少ないです。
この理由は、肺動脈には、他の臓器などで酸素の消費の終わった血液が送られてくるので、よって酸素が少なく二酸化炭素が多いのです。
ただし、肺と心臓とが、比較的に近くにある事から、肺と心臓の間の血管以外では、動脈には酸素が多いのが普通です。
ともかく、肺で酸素を血液にたっぷりと取り入れたあと、酸素をふくんだ血液は肺静脈を通っていったん心臓に戻ります（肺循環（はい じゅんかん））。
心臓から肺動脈、肺、肺静脈を通って心臓に戻る血液循環のことを「肺循環」（はい じゅんかん）と言います。
そして、肺循環を終わったあとの血液は酸素を豊富に含むので、さらに別の動脈によって、全身の各部に送られ、その各部の毛細血管で酸素が消費されて二酸化炭素に置き換わったあと、今度は静脈によって回収され、心臓に静脈血が集まります（体循環（たい じゅんかん））。
心臓から、肺以外の全身を通って心臓に戻る血液循環のことを「体循環」（たい じゅんかん）と言います。
そして、体循環を終えて心臓に戻ったあとの血液が、そして肺に送り出してまた、酸素をたっぷり取り入れる（肺循環の再開）、・・・という繰り返しの流れになる。
なお、毛細血管からの帰りなどで、酸素の少ない血液のことを「静脈血」と言います。このため、肺動脈を通って心臓から肺に向かう血液は、流れている場所は動脈ですが、しかし血液中の酸素が少ないので、肺動脈の血液の分類上は「静脈血」になります（※ 東京書籍、学校図書、大日本図書の見解）。
肺動脈は、血管の分類は、心臓から送り出される血液の血管なので、動脈です。
同様に、肺から出たあとの、酸素を多く含んだ血液のことを「動脈血」と言います。このため、（肺から心臓に向かう）肺静脈の血液は、分類上では、動脈血になります。
ヒトの心臓は、筋肉で、出来ている。なお、心臓の筋肉を 心筋（しんきん） という。
心臓は、ふくらんだり、ちぢんだりを、たえまなく、くりかえしていて、血液を動かしている。
心臓のつくりは、４つの大きな部屋に分かれている。 右心室（うしんしつ、英: right ventricle） 、 右心房（うしんぼう、right atrium） 、 左心室（さしんしつ、Left ventricle） 、 左心房（さしんぼう、Left atrium） という、４つの部屋に分かれている。
なお、心臓で言う「左」とか「右」の向きは、その心臓を持っている側の人間から見た場合の、向きである。
だから、図1.を見ている者から見た場合では、見ているあなたの左側に、右心室や右心房が来る。見ているあなたの右側に、左心室や左心房が来る。
肺から送られた血液は 肺静脈（はいじょうみゃく,pulmonary vein） を通って、左心房（さしんぼう）まで、たどりつく。
左心室（さしんしつ）から 大動脈（だいどうみゃく、aorta） へと血液を送り、大動脈から全身へと血液が送られる。
心房と心室は、交互（こうご）に、ちぢむ。心房がちぢんでいる時は、心室は、ちぢまない。いっぽう心室がちぢんでいる時は、心房は、ちぢまない。
全身の血液が、 大静脈（だいじょうみゃく、vena cava） を通って、心臓の右心房（うしんぼう）へと血液が戻って来る。
右心房へともどってきた血液は、右心房から右心室へと送られる。そして右心室から、肺動脈（はいどうみゃく）へ送られる。肺動脈を通って肺へ血液が送られている。
血液中の酸素は、どこから供給されているのかというと、肺で、血液は酸素を受け取っています。なので、肺から出てきたばかりの血液は、酸素が多いのです。
逆に、肺へ、これから送られる血液は、酸素が少なく、二酸化炭素が多いです。
肺へ送られる血液の通る血管は、心臓の右心室（うしんしつ）からの肺動脈（はいどうみゃく）です。つまり、肺動脈は、酸素が少ないです。肺から出てきたばかりの血液が通る血管は、肺静脈（はいじょうみゃく）です。肺静脈の血液は、これから左心房（さしんぼう）に流れ込みます。
ヒトの血液には、赤血球（せっけきゅう、英: Red blood cell）、白血球（はっけっきゅう、英: White blood cell）、血小板（けっしょうばん、英：Platelet）などの固形成分と、血しょう（けっしょう、血漿）という透明な液体の成分がある。
中央のくぼんだ円盤状の1個の細胞。身体中の細胞に酸素や栄養を運ぶはたらきをしている。色の赤いヘモグロビン（hemoglobin ヒーモグロービン）というタンパク質の物質を赤血球がふくむため、血液は赤く見える。ヘモグロビンが酸素を運んでいる。ヘモグロビンは鉄（てつ）をふくんでいる。鉄を化学式で書けば、鉄の化学式は Fe だから、つまりヘモグロビンは Fe をふくんでいる。
学校給食など食事の際、鉄分をふくんだレバーやホウレンソウなどが、ときどき食品に出される理由のひとつは、鉄分は血液に欠かせない重要な物質だからである。
ヘモグロビンは、酸素の多い所では、酸素とむすびつき、酸素の少ない所では、酸素を放す（はなす）。このヘモグロビンのしくみで、酸素の多い肺から体の各部へと酸素が運ばれる。
赤血球は細胞だが、ほ乳類の赤血球には、核は無い。
なお、人間の場合、ヘモグロビンは赤血球にあるが、ミミズでは血しょうにヘモグロビンがある。
人間の場合、呼吸で生じる二酸化炭素は、赤血球には、ふくまれていない。呼吸で生じる二酸化炭素は、血しょう（けっしょう）にふくまれて、運ばれる。
一酸化炭素（ 化学式： ＣＯ ）は血液中のヘモグロビンと反応して結びついてしまう。そのため酸素（ 化学式： Ｏ2 ）とヘモグロビンが結合できなくなり、血液による酸素の運搬能力を低下させる害がある。不完全燃焼などの際に、炭素と大気中の酸素が反応して一酸化炭素が発生する。
たばこの有名な有害成分は以上の3種だが、この他にも約200種の有害成分がある。
1個の細胞であり、体外から侵入した異物や病原体を取りこみ、これらを分解することで、体を守る。核がある。
このように、病気から体を守る仕組みを免疫(めんえき、immunity)という。（※　中学の保健体育の範囲内）
白血球は、この免疫に、ふかく関わっている。
白血球の種類には、リンパ球（りんぱきゅう）やマクロファージなどがある。（※　中学の保健体育の範囲内）
発展： 白血球と免疫のしくみ（※　中学の保健体育の範囲内）
血管がやぶれたときに、血液をかためることで、出血をふせぐ仕組みに関係している。核は無い。
約90%は水だが、血しょう（けっしょう）に、ブドウ糖やアミノ酸などの栄養分が溶けており、血液の流れによって、これらの栄養が全身に運ばれる。また、尿素（にょうそ）などの不要物も血しょうに溶けている。また、ホルモンも血しょうに溶けている。なお、ホルモンとは、体の働きを調節する物質である。（※　中学の保健体育の範囲内）
「血糖値」（けっとうち）とか「血糖量」（けっとうりょう）とは、この血液中に溶けているブドウ糖の濃度のことである。
呼吸で生じる二酸化炭素は、血しょう に ふくまれて運ばれる。
イカの血液には、ヘモグロビンが無い。かわりに、銅（どう）をふくむヘモシアニンという物質が、イカの血液にふくまれている。イカの体内では、ヘモシアニンが血液の流れによって酸素を全身に運んでいる。
ヘモシアニンをふくむ血液の色は、やや青色である。よって、イカの血液は青い。
ほ乳類では、このアンモニアを、肝臓（かんぞう）で、毒性のひくい 尿素 （にょうそ）という物質に変える。尿素は水に溶ける。なお、最終的に尿素は、尿（「にょう」・・・オシッコのこと。）とともに、体外へ排出される。尿については、肝臓の他にも、腎臓（じんぞう）が関わる。
肝臓（かんぞう）では、血液に入った有毒な物質を分解する。
消化液の 胆汁 （たんじゅう） は、肝臓で作られている。胆汁は、胆のう （たんのう） へ送られ、胆のうから十二指腸へと送られている。
健康診断などの尿検査（にょうけんさ）では、尿の中に、血液や糖（とう）などが混ざっていないかなど、さまざまな物を測っている。
糖尿病は、尿の中に、とても多い糖分がふくまれる病気である。この病気は、けっこう危険であり、眼や腎臓などの、さまざまな器官で障害を起こすという症状（しょうじょう）がある。糖尿病には、このような各器官での合併症（がっぺいしょう）があるため、けっこう危険な病気である。
糖尿病（とうにょうびょう、diabetes mellitus）とは、すい臓に異常が起きて、本来なら すい臓から分泌（ぶんぴ）されるべきインスリン（insulin）というホルモンの分泌（ぶんぴ）が、うまくは分泌されなくなってしまった病気である。もし、本来どおりにインスリンが細胞と結合すると、ブドウ糖を消費させる。しかし、インスリン分泌がうまくいかないと、この消費がなくなってしまい、その結果、ブドウ糖が余ってしまう。
その結果、原尿にブドウ糖が高濃度で含まれるので、原尿のブドウ糖を吸収するさい、ブドウ糖が多すぎて吸収しきれず、そのため体外に出される尿に高濃度のブドウ糖が含まれて排出される。
(もし健康なヒトなら、原尿のブドウ糖は、ほぼ100％再吸収されてるので、尿中には高濃度のブドウ糖は排出されない。なのに高濃度のブドウ糖を含む尿が排出されるという事は、つまり病気に掛かっている事になる。)
高血糖が長く続くと、血管が変性して血流が低下してしまい、その結果、眼や腎臓などの、さまざまな器官で障害を起こす。糖尿病には、このような各器官での合併症があるため、けっこう危険な病気である。
糖尿病になる原因は、大きくは二つの種類に分けられる。
まず、生まれつきの理由で、インスリンを分泌する細胞そのものが破壊されていて分泌できない場合の1型糖尿病（いちがた とうにょうびょう）がある。この1型の場合、若くして発症することが多い。
もう一つは、肥満や喫煙・運動不足などの生活習慣病などにより、インスリンの分泌量が低下したり、インスリンに細胞が反応しなくなる場合であり、これを2型糖尿病という。日本では、II型糖尿病が多く見られている。
糖尿病の治療には、I型・II型とも、インスリンの投与が行われる。患者は、食後などに毎回、自分でインスリンを注射しなければならない。
2型の生活習慣が原因と考えられる場合、食事の見直しや、適度な運動なども、治療に必要になる。
ヒトの 「のどぼとけ」 の、すぐ下には、甲状腺（こうじょうせん）という器官がある。この甲状腺は、甲状腺ホルモンというホルモンを分泌している器官である。ホルモンとは、体内のいろいろな働きを調節するための分泌物（ぶんぴぶつ）である。（※　くわしくは、中学の保健体育で習うか、または高校生物で習う。）
さて、甲状腺ホルモンの主成分はヨウ素である。ヨウ素は、ワカメやコンブなどに多く含まれている。
さて、通常のヨウ素には放射能（ほうしゃのう）が無い。だが、原子力発電などの原子核分裂では、放射能のある様々な物質が作られ、その中に放射性のある特別なヨウ素も作られる場合がある。
原子力発電などの事故などへの対策として、原子力発電所などの近隣地区にヨウ素剤(ようそざい)が配布される理由は、この放射能のある特別なヨウ素が甲状腺に集まらないようにするためである。
体内に吸収されたヨウ素は、甲状腺に集まる性質がある。なので、あらかじめ、普通のヨウ素を摂取しておけば、放射性のある特別なヨウ素を吸収しづらくなるのである。
なお、甲状腺ホルモンの働きは、体内での、さまざまな化学反応を促進（そくしん）する働きがある。


五感（ごかん）とは、動物が外界の情報を感じ取るための感覚です。五感には、視覚、聴覚、嗅覚、味覚、触覚の5つがある。それぞれの感覚器官によって、外界の情報を捉えて、神経を介して脳に伝え、認識している。
感覚器官（かんかく きかん）とは、五感の情報を受け取り、神経信号に変換する器官である。五感には、目、耳、鼻、舌など、それぞれ特有の感覚器官がある。
なお、皮ふ（ひふ、皮膚）も、感覚器官にふくめ、暖かさ・冷たさ・圧力・痛さの刺激を受け取る。
感覚器官には感覚神経がつながっており、感覚神経は、脳や せきずい（脊髄） へととながっている。
感覚器官が刺激を受けると、感覚神経に電気的な信号が発生し、そして感覚神経をその電気的な信号が通って、脳に信号が伝わることにより、脳が感覚として認識します。
これらの五感は、私たちが日常生活で様々な情報を収集し、世界を理解するための重要な手段です。それぞれが異なる役割を果たしており、私たちの生活に不可欠な役割を果たしています。
眼でとらえる光の感覚を視覚(しかく、vision)と呼ぶ。
眼は、前部の表面に角膜（かくまく、cornea）がある。角膜は水晶体を保護している。角膜の内側には、
虹彩（こうさい、iris）の働きにより、瞳の大きさが変わる。
虹彩によって、レンズ（水晶体）に入る光の量を調節している。
そして、レンズ（水晶体）を通った光が網膜（もうまく、retina）の上に像を結ぶ。
ヒトの目は、顔の正面に２つあるので、前方の物を立体的に見たり、物との距離を正確にとらえたりするのに適している。
水晶体と網膜の間は、（けっして空洞ではなく）、眼球がつまっている。
耳で受け取る音の感覚を聴覚(ちょうかく、hearing)という。
音は空気の振動なので、鼓膜（こまく)でその振動をとらえる事により、耳では音を検出している。
耳の奥に鼓膜があり、鼓膜に届いた振動によって、耳小骨(じしょうこつ、ossicle)に伝わり、蝸牛殻(かぎゅうかく)に伝えられる。
そして、うずまき管に音の刺激を受け取る細胞があり、音の感覚として神経を通って脳に伝えられ、最終的に脳が音を感じる。
耳は、顔の左右１つずつにあるので、音の来る方向を知ることができる。
鼻でかぐ、においの感覚を嗅覚(きゅうかく、olfaction)と呼ぶ。
鼻の奥に、においを感じる感覚細胞があります。この細胞に物質がつくことで、においの刺激を受け取ります。そして、その鼻の奥の感覚細胞は、感覚神経につながっています。
（※ 範囲外 :) 味覚で感じる味は後述のように5種類だが、しかし嗅覚（きゅうかく）のほうは臭い物質は数十万種類にもなる。
舌（した）で感じる味の感覚を味覚(みかく、gustation)と呼ぶ。
舌には、味を感じ取れる感覚細胞が多くある。
(※ 中学理科の範囲外:)ヒトの味覚には、甘味（あまみ、もしくは"かんみ"）、塩味（えんみ）、苦味（にがみ）、酸味（さんみ）、うま味（うまみ） の5つがある。（※ 家庭科で習うかも?）
[1]
ものをさわった、さわられた等の接触（せっしょく）の感覚のことを触覚(しょっかく)と呼ぶ。
人間の場合、皮膚で触覚が発達している。
また、皮膚は触覚のほかに、温度の感覚、痛みの感覚、重さの感覚も感じる（※ 学校図書の検定教科書に記述あり）。

じつは、人間の感覚には、五感以外にも多くの様々な感覚がある。
たとえば平衡感覚（へいこう かんかく）である。
よく体育の授業などで、平均台などを使った運動で「平衡感覚が～～（以下略）」とか教師が言ってるのを聞いたことあるかもしれないが、その平衡感覚のことである。
高校で習うのだが、平衡感覚をつかさどる三半規管（さんはんきかん）は、耳にある。
生物学・医学では分類状、平衡感覚は、聴覚とは別の感覚としてあつかわれる。
また、口には、のどのかわいた場合の感覚もある。
内臓には、空腹などの感覚もある。
生物学・医学でいう「感覚」には、五感のような外界からの刺激だけでなく、空腹感のような体内の「感覚」も含む。
神経系（しんけいけい）は、まわりの世界を認識（にんしき）する役割（やくわり）があり、脳（のう）や神経（しんけい）や五感（視覚「しかく」、聴覚「ちょうかく」、触覚「しょっかく」、味覚「みかく」、嗅覚「きゅうかく」）が、はたらいています。
脊髄と脳が中枢神経（ちゅうすうしんけい）であり、中枢神経では末端から来る刺激の処理が行われる。ほかの神経は末しょう神経（まっしょうしんけい）である。
運動神経や、眼や鼻など感覚器官の感覚神経は末しょう神経である。末しょう神経では、刺激の伝達が行われている。
筋肉にも、神経がつながっています。筋肉につながらている神経は、筋肉を動かすために脳から送られた信号を連絡するためのものです。
この、筋肉を動かすための神経のことを運動神経と言います。
脳やせきずいを基準として考えれば、
運動神経は、脳やせきずい などの中枢から出された命令を、筋肉まで運ぶのが役目です。
刺激（しげき）は、神経（しんけい）を通って、脳に伝わり、それが感覚になる。
詳しくは、感覚器官→感覚神経→脊髄→脳→脊髄→運動神経→運動器官→反応
ヒトの神経は、多くの神経細胞（しんけい さいぼう）で出来ている。（※ 学校図書の検定教科書の本文で「神経細胞」の用語あり。中学範囲です。）
脳や せきずい も、神経細胞が多く集まって出来ており、電気的なさまざまな信号を発して、処理がされています。

ケガをしたときの痛みも、神経の働きによるものです。
体表に割と近い体内の場所に、刺激を神経に伝える感覚細胞があり、皮膚がケガなどをした際には、刺激を神経に伝えることで、脳が痛み（いたみ）として感じます。）
また、暑い･寒いなどの感覚も同様に、体表近くにある感覚細胞が、神経にそういった寒暖の刺激を伝えています。
痛みは、動物が安全に生きるために必要なものです。
痛みがあるからこそ、われわれ人間は、その痛みをさけようとして、生き方を学習できるのです。
（※ 高校でも範囲外 :）先天性障害の一種で、無痛症（むつうしょう）という、痛みを生まれつき感じない症状があるのでますが、この無痛症の乳児・幼児は、動けるようになったときに無理な姿勢をして骨折をしてしまったり、口内を嚙んで傷つけてしまったり、冬場などはストーブで火傷してしまったり等の事故を起こしてしまったりします[2]。
（余談） 余談であるが、温冷の感覚と、痛覚とは、ほぼ同じ感覚細胞である。その証拠に、先天性の無痛症の患者は、温冷の感覚も感じない。
別の余談であるが、トウガラシなどに含まれているカプサイシンの「からさ」は、実は痛覚を刺激している事が、分子細胞生物学的な研究により明らかになっている。
このカプサイシンは、触覚の痛覚も刺激しており、その証拠に、カプサイシンを手で触ると、手がヒリヒリする事が知られている。

熱いものを触ったときに、無意識に手をひっこめたりする反応のように、意識しなくても起こる反応を、反射（はんしゃ）という。
反射では、信号は脳を通らず、脊髄（せきずい）だけを通っている。
反射での反応の命令には、脳は関わっていない。信号の伝わる経路が短く、脳の判断時間も無いので、すばやく反応が行われる。そのため、危険から、とっさに身を守るのに、反射は都合が良い。
このように、脳を経由しない反射のことを、せきずいが経由されるので、せきずい反射 と言う。

暗いところから明るいところになったとき、
人間では、じつは瞳（ひとみ）の大きさが調節されます。（※ 学校図書の教科書に記述あり。）
（人間ではないですが、ネコの瞳が分かりやすいかもしれません。）
この瞳の調節も、無意識に行われるので、販社として分類される場合もあります。（※ 学校図書の教科書で、煩瑣yの単元で紹介している。）
動物の中には、ヒトが感知できない感覚を受け取ることができるものもあります。
たとえば、一部の昆虫は、紫外線を感知できます。（※ 東京書籍に記述あり。用語「紫外線」も東京書籍の検定教科書に記載あり。）
（ヒトは紫外線を感知できません。）
ヘビは、目の上のあたりにあるピットという感覚器官を持ち、獲物などの熱を感知しています。
また、コウモリやイルカは、音波を発して、それが周囲のもんに当たって反射するのを受け取って、周囲の状況の認識に活用しています。（※ 大日本図書に記述あり）
(※ 範囲外. 記述なし) なお、工業製品の音波ソナーなども、類似の原理です。

私達の体は骨格によって支えられています。骨は人体の中で最も堅固な部位の一つです。
脳をまもっている、あたまの大きな骨です。
目が入るためのすきまが、あります。
鼻（はな）が通るためのすきまが、あります。
セキツイ（脊椎）とは、背中（せなか）のまんなかにある、首の背中がわから、腰（こし）のあたりまでのびている、一本の長い骨の集まりです。いわゆる「背骨」（せぼね）のことです。
背骨のある動物（どうぶつ）を セキツイ動物（vertebrate） といいます。わたしたち人間も、セキツイ動物です。
ろっ骨（rib）は、胸のあたりにある、かごのような、骨です。ろっ骨は、心臓（しんぞう）と、肺（はい、lung）を、まもっています。
腸（ちょう）などの内臓をまもっている。腸（ちょう）とは、食事（しょくじ）で食べた栄養（えいよう）を体に取りこむ場所です。
筋肉の大部分はタンパク質で出来ています。
骨をうごかすための筋肉は、筋肉のはじっこが、両方（りょうほう）とも、骨についています。このような、骨をうごかすための筋肉を 骨格筋（こっかくきん、英: skeletal muscle）といいます。
骨格筋（こっかくきん）の両はじの、骨についているぶぶんを けん（腱、tendon） といいます。
この骨格筋が、ちぢんだり、ゆるんで元（もと）の長さにもどることで、骨をうごかします。
このしくみで、骨をうごかせるためには、こっかくきんは、両はじが、べつべつの骨に、ついていなければいけません。
関節（かんせつ、joint）は2つの骨（ほね）から成り立ちますが、そのうちのいっぽうは先が丸いです。もういっぽうは骨のさきが、やや くぼんでいます。このようにして、うまく組み合わさるようになっています。骨（ほね）の先が丸く出っぱっているほうを関節頭（かんせつとう）といい、くぼんでいるほうの骨を関節窩（かんせつか）といいます。
関節（かんせつ）は、関節頭（かんせつとう）と関節（かんせつ）と関節窩（かんせつか）をつつんでいる関節包（かんせつほう）を持っています。関節包（かんせつほう）の内がわは滑膜（かつまく）と呼ばれる膜組織（まくそしき）であり、滑膜から滑液（かつえき）とよばれる液（えき）が分泌（ぶんぴつ）されて、その液が関節腔（かんせつくう）をみたしています。滑液（かつえき）にはすべるをよくする役目と、軟骨（なんこつ）に栄養をあたえる役目があります。
関節包（かんせつほう）のまわりには、靭帯（じんたい）があって、じょうぶにしています。
腕（うで）の、ひじのところで、腕をまげるための筋肉と、腕をのばすための筋肉は、べつべつの筋肉です。
もし、一つの筋肉しかなかったら、たとえば、腕を曲げるための筋肉しかなかったら、腕をのばすためには、腕をおろしたりしなければいけません。また、もしも、腕をのばすための筋肉が無いと、腕をのばしたままの恰好で、手をあげることが出来ません。
腕をのばすときには、腕を曲げるときにつかうほうの筋肉はゆるんでいます。
腕をのばすための筋肉がちぢむことで、腕はのびます。
曲げるための筋肉と、のばすための筋肉が、両方ともあることで、私たちたちは、すばやく体を動かせます。
足の筋肉では、ひざのところで足を曲げるための筋肉も、似たような仕組みになっています。
筋肉には、つくりが、2種類ある。平滑筋（へいかつきん、英：smooth muscle）と横紋筋（おうもんきん、英：striated muscle）です。
横紋筋は、骨格筋および心筋（しんきん）に付いている。心筋とは、心臓を動かしている筋肉である。
平滑筋は、内臓を動かすため。内臓に付いている、内臓筋（ないぞうきん）である。
骨格筋（skeletal striated muscle）と心筋（cardiac muscle）は、両方とも横紋筋だが、性質は大きく異なる。
骨格筋は、意思で動き、収縮が早いので急な運動にも適しているが、疲労しやすい。
心筋は、意思で動かず、疲労しない。
セキツイ動物とは、背骨や脊椎と呼ばれる骨格を持つ動物のことを指します。
セキツイ動物には、魚類、両生類、は虫類、鳥類、哺乳類などが含まれます。それぞれのグループは、独自の特徴を持っています。
例えば、
魚類は鱗で覆われた体を持ち、鰭を使って泳ぎます。
両生類は、水生の幼生期と陸生の成体期を持つことが特徴的です。
は虫類は、体表に鱗を持ち、卵を産むことができます。
鳥類は、羽毛やくちばしを持ち、飛ぶことができます。
哺乳類は、毛で覆われ、乳を与えることができます。
セキツイ動物は、内臓がよく発達しており、神経系も高度に進化しています。セキツイ動物は、陸上や海中、空中などの様々な環境に適応し、多様な形態や生態を持っています。
セキツイ動物は、地球上の生物の中でも非常に重要な存在です。私たち人間を含め、多くの生物がセキツイ動物として分類されています。
また、セキツイ動物は、食物連鎖の上位に位置し、生態系において重要な役割を果たしています。
無セキツイ動物とは、背骨がない動物のことを指します。私たちがよく知っている生き物の多くは、セキツイ動物であり、背骨を持っています。
しかし、無セキツイ動物には、ヒトデやイソギンチャク、カニやエビ、貝殻やイカ、昆虫やクモ、ミミズなど、多様な種類の生き物が含まれます。
魚類は、水中に生息するセキツイ動物の一群であり、水中での生活に適応した多くの特徴を持っています。カツオやメダカなどが魚類です。
魚類は、温度によって体温が変化する変温動物です。そのため、水温が変化することで体温が変わり、代謝や生理的な機能に影響を与えることがあります。一方で、魚類は環境温度に適応した体温調節能力を持っており、体内の酵素反応や代謝速度を調節して、生き残るために必要な体温を維持することができます。
魚類は、鰓を使って水中の酸素を摂取し、二酸化炭素を排出することで呼吸を行っています。鰓は、水を通して酸素を取り込み、血液に含まれるヘモグロビンと結合して酸素を運びます。一方、二酸化炭素は血液から鰓へと移動し、水中に排出されます。
魚類の皮膚は、水中で生活するために適応した構造を持っています。魚類の皮膚は多くの種に鱗があり非常に薄く、柔らかいため、水の抵抗を減らすことができます。
魚類は殆どの種が卵生です。雌が卵を産卵したあと雄が放精し水中で卵と精子が出会う体外受精です。
卵から孵化して稚魚となり、成長して成魚となるという過程があります。魚類の卵は、通常水中に産み落とされ、孵化するまでに数日から数週間を要します。孵化した稚魚は、自力で泳ぐことができ、自らの餌を捕食するようになります。成長につれて、稚魚は徐々に成魚に変化していきます。
サメの一部には胎生や卵胎生の種もいます。
両生類とは、カエルや参照雨をなどの動物のことです。カエルの幼生はオタマジャクシと呼ばれ水中で生活しています。
オタマジャクシは鰓を使って水中で呼吸します。成長すると、カエルになり、陸地で生活するようになります。カエルは肺を使って呼吸することができます。
このように、水中と陸上の両方で生活していることから両生類と呼びます。
両生類は卵生で、卵は寒天のような物質で覆われています。受精は体外で行われ、メスが体外に産卵すると、オスが卵に精子をかけることで受精が起こります。
両生類は変温動物で、体温を維持する仕組みがないため、水温や気温が変わると体温も変わります。また、体の表面は粘膜で覆われ、湿っています。
「は虫類」とは、トカゲ、ヘビ、カメ、ワニなどの動物のことを指します。
は虫類は、体温を一定に保つことができず、外部の温度に依存して体温を調節します。これを変温動物と呼びます。
は虫類の体は、頑丈で堅牢な鱗で覆われています。これは、身を守るための防御機構であり、乾燥した環境に適応するための進化的な特徴でもあります。
また、ヘビなどの一部のは虫類は、体を地面に密着させることで振動を感知し、獲物を探し出すことができます。
は虫類は、さまざまな種類があります。たとえば、トカゲにはヤモリ、イグアナ、カメレオンなどがあり、ヘビにはボア、コブラ、マングースなどがいます。
カメは、陸生種と水生種があります。ワニは、世界中の熱帯地域に生息し、大型で強力な動物です。
は虫類は、食物連鎖の上位に位置することが多いため、食物網において重要な役割を果たしています。
また、彼らは人間にとっても、ペットとして飼育されることがあります。
しかし、一部のは虫類は、毒を持っていたり、攻撃的な性格を持っているため、扱い方には注意が必要です。
は虫類は卵生で、子供を生むときには卵を産みます。卵には硬い殻があり、外敵から守ることができます。
受精は、雄の精子が雌の体内で卵子と出会うことで行われます。このような受精方法を体内受精といいます。
「鳥類」とは、私たちが一般的に「とり」と呼ぶ生き物のことです。
スズメ、ニワトリ、ハトなどがその例です。また、ペンギンも鳥類に分類されます。
鳥類は嘴を持ち、ほとんどは飛ぶことができます。
鳥類は哺乳類とは異なる呼吸構造を持っており、気管と気嚢を介して空気を循環させることで、より効率的に酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。この仕組みによって、鳥類は高い運動能力を発揮することができます。
鳥類は卵生であり、かたい殻に包まれた卵を親鳥が温め、世話します。卵から孵った後も、親鳥は子にエサを与え、世話をします。また、鳥類は恒温動物であり、外界の温度に関係なく体温をほぼ一定の範囲内に保つ仕組みを持っています。鳥類の体表面にはふつう羽毛が生えています。
哺乳類とは、母親が子どもに乳を与えて育てる動物のことを指します。
イヌ、ネコ、ウサギ、ウマ、サル、ウシなどが哺乳類に属します。
哺乳類は、体温を一定に保つことができる恒温動物で、内部の調節機構によって体温を調整します。
呼吸は肺で行い、空気は鼻や口から取り入れられ、気管を通って肺に入ります。
皮膚には体毛があり、保温や防御の役割を果たします。
哺乳類は胎生で、胎盤を通じて母体から栄養を得ます。胎盤によって胎児が守られるため、卵生の動物に比べてより発達した状態で生まれることができます。
草食動物と肉食動物の目の位置の違いには、それぞれの生態に合わせた理由がある。
草食動物は、肉食動物から狙われる危険があるため、側面に目を持っている。
側面にある目は、周囲の広い視野を確保することができ、肉食動物の動きを早く察知することができる。
これにより、草食動物は早期に危険を感じ、自分自身を守ることができる。
一方、肉食動物は、獲物を見つけるために前方に目を持っている。
前方にある目は、立体視による深度感を生み出すことができ、獲物の位置や距離を正確に把握することができる。
これにより、肉食動物は狩りの成功率を高めることができる。
草食動物と肉食動物の目の位置の違いは、それぞれの動物が生き残るために必要な適応である。
無セキツイ動物（むせきついどうぶつ、invertebrates）は、脊椎（せきつい；背骨（せぼね）のこと）を持たない動物分類群です。
無セキツイ動物には、節足動物（せっそくどうぶつ、arthropod）や軟体動物（なんたいどうぶつ、Mollusca）などがあります。
節足動物には、甲殻類（こうかくるい、crustaceans）、昆虫、クモなどが含まれます。
軟体動物には、タコやイカ、マイマイ（カタツムリ）などが含まれます。また、
無セキツイ動物はすべて、変温動物であるという特徴があります。
節足動物（せっそくどうぶつ）は、動物界の大きなグループの1つであり、多様な種類の節足動物が存在します。
このグループには、昆虫、クモ、サソリ、ザリガニ、エビ、カニなどが含まれます。
節足動物は、体を節（ふし；segment）に分け、各節に1対の脚を持つ特徴があります。
多くの節足動物は、硬い外骨格（がいこっかく；exoskeleton）を持ち、この外骨格は保護や筋肉の付着の役割を果たします。
また、節足動物は、気管呼吸系を持つことが一般的で、鰓呼吸（はいこきゅう）を行うものもいます。
昆虫は（こんちゅう）は、陸上生物の中でも最も多様性に富んだグループの一つであり、世界中に約100万種が存在します。昆虫は、体が3つの節からなる頭胸部と、10の節からなる腹部で構成されています。
昆虫は外骨格を持ち、その外骨格は保護や運動をサポートする役割を持っています。また、昆虫の足は非常に多様で、適応に応じて形態が変化することがあります。
昆虫は気管呼吸を行います。気管は、体内に分枝している管であり、体内に酸素を取り入れることができます。このため、昆虫は非常に高い代謝率を持ち、飛行や高速移動が可能となっています。
昆虫は通常、卵生生殖を行います。雄が精子を雌に送り込むことで、卵が受精し、幼虫が孵化します。幼虫はしばしば成体とは異なる形態を持ち、成長してから成体になります。ただし、一部の昆虫は卵生生殖ではなく、生きた仔を生んだり、単為生殖を行ったりすることがあります。
ザリガニやエビ、カニの場合
甲殻類（こうかくるい）は、節足動物に属する多様な種類の動物で、海や淡水、陸上に生息しています。
体は外骨格で覆われ、複数の節に分かれています。
甲殻類の呼吸は、鰓（えら）を用いて行われます。鰓は、水中の酸素を吸収することができます。一方、陸上に生息する甲殻類の多くは、気門を持っており、気中の酸素を吸収することができます。
多くの種類では、メスは卵を産み、オスが精子を放出して受精させます。また、一部の種類では単為生殖も行われます。
ダンゴムシは、陸上に生息する甲殻類の一種です。体は丸い形をしており、外骨格によって覆われています。
ダンゴムシは、擬気管（ぎきかん）と呼ばれる肺に類似した器官を持っており、気中の酸素を吸収することができます。
また、ダンゴムシは卵生で、オスがメスが交尾することで受精します。卵から孵化した幼虫は、脱皮を繰り返して成長します。
軟体動物（なんたい どうぶつ）は、軟らかい体を持つ多細胞動物の総称です。このグループには、貝類、マイマイ、イカやタコ、などがふくまれます。
貝類（かいるい）は、無脊椎動物の一群で、外殻を持ち、水中で生活するものや陸上に生息するものなど多様な種類が存在する。
呼吸に関しては、水生貝類は鰓（えら）を用いて酸素を取り入れる二酸化炭素を排出する「えら呼吸（branchial respiration）」をおこなう。
一方、陸生貝類は肺を持ち、肺呼吸（lung breathing）をおこなう。
体構造：貝類は二枚貝、巻貝、腹足類、頭足類などの分類群に分けられます。多くの貝類は、二枚の殻を持ち、その中に身を収めています。巻貝は螺旋状の殻を持ち、腹足類は単殻または螺旋状の殻を持ち、頭足類は殻を持たず、鰓脚類や軟体類などの形態を取ります。貝類の体の中心には消化管、神経系、循環器系、排泄器官があります。
呼吸：貝類の多くは、鰓を使って呼吸を行います。鰓は水中にある酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。鰓は、二枚貝の場合はマントル腔内にあり、腹足類や頭足類の場合は体の側面にある鰓室内にあります。
発生：貝類の多くは、卵生であり、水中で孵化します。孵化した幼生は、二枚貝の場合は浮遊生活を送り、巻貝や腹足類の場合は底生生活を始めます。成長するにつれ、貝殻が成長し、内部の身体がそれに合わせて変化します。成熟した貝は、種によっては繁殖行動を行い、卵を産みつけることで次世代を残します。
頭足類（とうそくるい） は、イカやタコなどを含む軟体動物の分類群である。
この分類群の特徴は、足が頭部から出ていることである。頭足類は、胴部が頭部よりも上にあり、内臓が胴部につまっている。
イカやタコは、えら呼吸を行い、卵生である。
分子生物学的手法による遺伝子解析は、生物種の進化的関係を推定する上で重要な役割を果たしています。これらの手法を用いると、無脊椎動物の多くが脊椎動物とは異なる遺伝子配列を持っていることが明らかになっています。たとえば、環形動物門（Annelida）の多くの種は、脊椎動物の遺伝子とは異なるヘモグロビンタンパク質を持っていることが知られています。これは、環形動物門が脊椎動物とは異なる進化的経路をたどったことを示しています。
また、現在では無脊椎動物の中にも、共通の祖先を持つ系統がいくつか特定されています。たとえば、軟体動物門（Mollusca）や刺胞動物門（Cnidaria）は、分子生物学的解析によって、それぞれ単系統群であることが示されています。しかし、これらの系統は、他の無脊椎動物群とは異なる特徴を持っており、一般的には無脊椎動物全体の進化的関係にはあまり影響を与えません。
このように、無脊椎動物は多系統であることが分子生物学的な解析から示唆されています。しかし、その多様性は同時に、進化の素晴らしい証拠でもあります。生物の多様性を理解する上で、無脊椎動物の研究は非常に重要であると言えます。


雲の正体は、水である。太陽の熱や光のエネルギーによって、海や川・湖などから蒸発した水蒸気が、やがて上空で冷えて、水蒸気を含んだ空気が露点で凝結して水ができて、雲になる。
雲も霧（きり）も、成分は同じ水であり、空気中に水滴が浮かんでいるのである。
雲と霧との違いは、標高（「ひょうこう」・・・高さのこと）である。
そして、雲の一部は雨を降らし、その雨水が川や海や湖に流れ込む。
このように、地球上で水は循環している。
蒸発を起こすための熱は、もとは、太陽の光による熱である。つまり、太陽のエネルギーが、水の循環のエネルギー源である。
なお、標高が高くなるほど、気温も低くなるのが普通である。
湿度の測定は 乾湿計（かんしつけい） で、はかります。
普通の温度計である 乾球温度計（かんきゅうおんどけい） と、液だめの部分を水で濡らしているガーゼでつつんでいる 湿球温度計（しっきゅうおんどけい） が、乾湿計の中身です。
乾球温度計と湿球温度計との温度差から、湿度表（しつどひょう）を用いて、湿度が求められます。
温度というと、どちらの温度計の温度なのか分からないので、乾湿計の温度計の目盛りの数値は、それぞれ示度（しど）といいます。
乾球温度計の示度（しど）、あるいは、湿球温度計の 示度（しど） というふうに呼びます。
たとえば乾球温度計の示す温度が17℃であって、湿球温度計の示す温度が14.5℃の場合、乾球と湿球の温度差が2.5℃となり、湿度は表から75％になる。
湿度は、晴れの日では、通常、温度が高いほど、湿度は低くなる。したがって昼ごろに湿度が最も低くなる。
晴れの日の場合、温度の変化と、湿度の変化とは、逆の変化をするのが普通である
（気温は昼ごろに最も高くなるのが普通。）。
雨やくもりの場合、湿度の変化は小さい。
空気にも、実はおもさがある。地球の地表を取りまく空気を大気という。大気にも重さがあるので、重さにより、大気中のものにも力がかかる。（水中のものには、水から、押しつぶすような力が、かかってるのと、同じような現象。）
大気がおよぼす、押しつぶす方向の空気の力を 大気圧 という。気体がおよぼす、押しつぶす方向の力を 気圧 という。気象や天気で「気圧」といった場合、大気圧のことを言う場合が多い。
なお、上空では、地上よりも、その高さより上の空気の量が少ないので、上空に行くほど、気圧は低くなる。
大気圧の単位は、ふつう、hPa（ヘクト パスカル）という単位で表す。または「気圧」という単位で表す。
「気圧」という言葉には、「大気圧」という意味の場合と、圧力の単位の一つの場合の、２つの意味がある。
大気圧の測定器には、アネロイド気圧計などが用いられる。

高気圧や低気圧の気圧とは、地表付近での気圧のことである。
高気圧・低気圧の高低の基準は、まわりの気圧であり、1気圧＝1013hPaが基準では無い。このため、1000hPaの高気圧も、ありうる。
高気圧の場所の地表からは、風が吹き出す。低気圧の場所の地表には、風が吹き込む。
したがって、高気圧から低気圧に向かって、地表に、風は吹く。
上空では、風の向きは逆方向である。こうして、空気は循環している。
実際の地表での風の向きは、高気圧から低気圧に向かって真っ直ぐでは無く、地球の自転のため、じゃっかん、斜めになる。北半球では風は右にそれる。南半球では左にそれる。
吹き出すときの風向きは、上空からの天気図で見た場合、右回り（時計回り）で吹き出す。この「右」や「時計回り」とは、北を上としてみた場合の視点である。まっすぐ吹き出すのではなく、このように渦をまいて吹き出す理由は、地球が自転していることが理由であり、詳しくは中学理科で習うが転向力（てんこうりょく）という力により、圧力の傾きに対して右側に風がそれる。
中学校では、「北半球では、高気圧は右回り。」という結果だけを知っていれば良いだろう。
なお、高気圧が「右回り」であるのは、北半球の場合であり、南半球ではちがった結果になるので注意。
温度が高い場所では、大気が膨張し、上昇気流が発生するため、地表は低気圧になりやすい。逆に、温度が低いと、高気圧になりやすい。
したがって、地表での風の向きは、温度の低い場所から、温度の高い場所に向かって、風が吹くことが多い。
上空では、逆向きである。温度の高い場所から低い場所へ向かって、上空では風が吹きやすい。
高気圧の中心近くでは、上空から地表へと風が流れる 下降気流 が発生する。また、下降気流のため、雲ができにくく、天気は晴れることが多い。
低気圧の場所では、風が吹き込む。
風向きは、上空からの天気図で見た場合、左回りの反時計回りで、吹きこむ。この「左」とか「反時計回り」とは、北を上としてみた場合の視点である。
低気圧の中心近くでは、地表から上空へと風が流れる上昇気流のため、雲ができやすく、天気は悪いことが多い。
等圧線を描くときは、 1000hPa を基準にして 4hPa ごとに線を書く。また、 20hPa ごとに太線にする。
気象観測で、風のようすを表す時は、風がふいてくる向きと、風の強さとで表す。
風のふいてくる向きを 風向 と言う。
風の方向は、 16方位（じゅうろく ほうい） で、あらわす。
風向は、吹き流しで調べられる。吹き流しの上流の方角が、風向である。支柱に近い口の広い側が上流で、支柱から遠い狭い側が下流である。
風の強さは、風による、空気の動く速さで表し、これを 風速（ふうそく） という。風速の単位はメートル毎秒（メートルまいびょう）である。
風のつよさを表す際に、風速ではなく、風が物におよぼす力を段階的にあらわした 風力（ふうりょく） で表す場合もある。
風力の階級は、もっとも弱い階級0から、もっとも強い12までの、13階級で表される。この風力の階級を 風力階級（ふうりょくかいきゅう） という。
地球上の雲は、気象衛星（きしょうえいせい）という、人工衛星（じんこうえいせい）によって撮影されている。
日本では気象衛星は、「ひまわり」という気象衛星が（2023年の時点）運用されている。
日本での天気予報は、気象衛星からの情報も参考にするが、それだけではなく、日本各地の地上からの観測所からの情報も元にして、決められている。
日本には、地域気象観測システム（通称アメダス ; AMeDAS -- Automated Meteorological Data Acquisition System）という気象観測システムがあり、観測装置が日本国内各地の約1300ヶ所の気象観測所にある。
気象観測の情報には、気象衛星やアメダスのほか、気象レーダーや海洋・海上気象観測や、などの情報がある。
これらの、情報を元にして、気象庁は天気図や予報天気図を作成し、気象庁は天気予報を発表する。
空をおおう雲の量が、9割以上のばあいを くもり という。空をおおう雲の量の割り合いを、 雲量 と言い、0から10の11段階で表す。
雲量が1割以下の状態で、雨や雪などの降ってない状態を 快晴（かいせい） という。
雲量が2割から8割のときを、晴れ（はれ） という。
つまり、
:雲量＝0～1：快晴
:雲量＝2～8：晴れ
:雲量＝9～10：くもり
雨の量のことを雨量と言い、雨量はmm（ミリメートル）単位で表す。
雨以外にも、雪や ひょう や あられ などをまとめて、降水（こうすい）という。
雪やひょうなど、雨以外の場合の降水の量は、雪や氷を融かして水にしてから、測る。
そして、降水の量をまとめて、降水量と言い、単位は一般にmm（ミリメートル）で測る。
雨量は、雨量計などで測る。
大規模な空気のかたまりであり、広い範囲にわたって、気温や湿度が、ほぼ一様である物。
大陸の上では、広い範囲にわたって地上の特徴が似通っているので、気温や湿度の一様な大きな空気のかたまりが出来やすい。
同様に、太平洋上やオホーツク海などの大洋上でも、周囲が同じような温度の海ばかりなので、海上でも気温や湿度の一様な大きな空気のかたまりが出来やすい。
一般に、海で出来る気団は湿っており、大陸で出来る気団は乾いている。
温度のちがう二つの気団が、ぶつかっている場所の、境目の面や線のこと。空気のかたまりは体積をもつので、実際には、二つの気団の境い目（さかいめ）は面になるが、地図上に表すときは線になるので、「前線」と言われる。
気団の境い目としての面と線を区別するとき、境い目の面のほうを「前線面」（ぜんせんめん）と言って、線である「前線」（ぜんせん）と区別する場合もある。前線面という用語を用いれば、線としての「前線」とは、前線面と地表との交線とも言える。
中学理科では、前線面と前線とを区別する。
これらの前線のどれも、寒気と暖気のぶつかっている状態である。寒気と暖気のぶつかりは天気に影響を与えるので、関心があるから、その前線の位置が調べられるのである。
一般に前線の付近では、雨が多く、天気が悪い。
どの前線でも、暖気は上昇しやすいため、寒気は暖気の下にある。寒冷前線では、寒気が暖気の下にもぐりこむ。温暖前線では、暖気が寒気の上に、はいあがる。
寒冷前線では、強い上昇気流が発生し、前線面の傾きが急であり、そのため、積雲状の雲が発生しやすい。そのため寒冷前線では、強い「にわか雨」が短時間で降ることが多い。雷や突風なども、ともなう事があり、天気は激しい。
寒冷前線の通過後は、天気は回復し晴れ、寒気のため、気温が下がる。
温暖前線では、前線面はゆるやかである。発生する雲は層雲などの薄くて広い雲である。雨はふるが、弱い雨が、長時間にわたって降る。
温暖前線の通過後は、天気は回復し晴れ、暖気のため、気温が上がる。
停滞前線では、層雲が出来やすく、雨などの天気の悪い日が長く続く。日本の梅雨（つゆ）や秋雨（あきさめ）の期間は、停滞前線によるものである。
閉塞前線というのは、寒冷前線に温暖前線が追いついた状態である。地表付近にある２つの寒気は、寒冷前線に由来する寒気と、温暖前線に由来する寒気である。閉塞前線の暖気は、その２つの寒気の上に押し上げられる。
閉そく前線では、二つの寒気に挟まれた暖気が押し上げられるので、上昇気流が強く、そのため積乱雲などが発生しやすく、雨は強く、風も強くなりやすい。

６月ごろに、雨の日が多くなる。また、雨の降る量も多い。これを梅雨という。
この理由は、北側の冷たく湿った オホーツク海気団と、南側のあたたかく湿った太平洋側の 小笠原気団 が日本付近でぶつかりあい、そこで気団が動きにくくなるからである。
気団の境界線のことを 前線（ぜんせん） というが、梅雨をもたらす両気団の境界線上の前線を 梅雨前線 という。
衛星画像などの上空から雲の様子を見ると、東西にのびる雲で、雲に切れ目のなく、つながった雲が、日本をおおう。
６月も終わりに近づき、夏が近づくにつれて、南側の小笠原気団が優勢になり、北側のオホーツク海気団が北へ押し戻されていく。俗に言う「梅雨明け」である。その結果、夏が近づく。
風力記号は0～12の13段階で表されます。風力記号の形は、右の図を参考にしてください。矢羽の向きは風向の向きを表しています。右の図の下の風力記号の場合、北北西から観測者の位置に向かって風が吹いていることになります。つまり、「観測者から北北西の方向には風が吹いている」と誤解しないように注意してください。
風力記号には、天気も天気記号で記入する必要があります。また、気温と気圧も併記することが望ましいです。風力記号の風向は16方位で表されます。
偏西風は、中緯度の地域で起こる大気循環のひとつであり、地球の自転によって発生するコリオリの力によって発生します。地球が自転することによって、地表から大気中に向かって上がる空気が東側に、下がる空気が西側に逸れることで、高気圧から低気圧へ向かう風が西から東に吹くという大気循環が生じます。この偏西風は、太平洋上を中心に周囲に向かって吹いており、日本の上空でも西から東に向かって吹いています。
偏西風は、日本に限らず、世界中の中緯度地域で吹いており、冬季には強くなります。偏西風は、大気の移動に伴って様々な天候の変化をもたらします。たとえば、日本においては、偏西風が季節風のような役割を果たし、冬季には温暖化傾向にあり、春先には乾燥した晴天が続く傾向があります。
また、偏西風は、台風が発生する熱帯地域にも影響を与えています。偏西風が強く吹くと、台風は西から東に移動しやすくなります。逆に、偏西風が弱いと、台風は日本に向かって進みやすくなります。
季節風とは、季節によって一定の方向から吹いてくる風のことを指します。これは、地球の自転と太陽からの放射エネルギーの影響によるもので、主に赤道から中緯度地域にかけて発生します。
夏季には、赤道付近の海上に高気圧が発生するため、南側の海から北側の大陸に向けて風が吹きます。このため、日本でも夏季には南から風が吹いてきます。
冬季には、この状況が逆転し、北側の大陸が高気圧となり、南側の海から風が吹いてきます。このため、日本では
冬季には北から風が吹いてきます。
また、季節風はアジアを中心に世界各地に影響を与え、農業や漁業、航海などに大きな影響を与える重要な気象現象の一つです。
湿度については、海で発生する気団については湿度が高い。一方、大陸で発生する気団は乾燥しているのが普通であります。
日本付近の場合、一般に北の地域にある気団は低温であり、南の地域にある気団は高温であります。
このため、日本の周囲の地域の気団の特徴は以下のようになります。
これらの気団は、日本の気象に大きな影響を与えることがあり、天気予報などでも頻繁に取り上げられます。また、気象災害などを予防する上でも、これらの気団の動向を把握することが重要です。
中国の華南や華中、インドシナ半島北部は中緯度高圧帯に位置するため、周辺の地域に比べて比較的乾燥した高温の状態が続くことが多いとされています。
長江気団は、寒帯性のシベリア気団（シベリア高気圧）が温暖化したものであるため、日本に影響を与えることはほとんどないとされています。
従来の日本の天気に影響を与える気団の分類には、シベリア気団、オホーツク海気団、小笠原気団、揚子江気団の４つがありました。
しかし、揚子江気団は他の３つと比較して狭く、また他の気団から変化したものも含んでいるため、令和３年以降の教科書では揚子江気団を固有の気団として扱わなくなりました。
長江気団（揚子江気団）は現在も気象庁などで扱われることがあります。
大気の循環には、熱帯から極域へ向けての熱エネルギーの輸送が重要な役割を果たします。熱帯地方では、太陽からの強い日射によって地表面が暖められ、熱帯低気圧が発生し、上空の対流圏まで熱気が上昇します。この熱気は、熱帯高気圧帯から極域に向けて移動し、寒冷な高緯度地域では下降気流となって地表に近い大気を加熱します。このように、熱帯から極域への熱エネルギー輸送が大気循環を担い、気候を形成しています。
また、地球自転によって、地表面は東向きに移動し、大気も地表面とともに東向きに移動します。このため、赤道周辺の大気は東西方向に速く移動する一方で、高緯度地域の大気は東西方向に遅く移動します。この大気の移動速度の違いが、大気の渦巻きを生み出し、渦が発生することで高気圧と低気圧が形成されます。
以上のように、地球規模の大気循環は、熱・水・エネルギーの循環を担っており、気候や天気に大きな影響を与えています。
春には、日本付近を高気圧と低気圧が交互に西から東へ通過し、天気が数日周期で変化します。
気温の変化も大きく、低気圧の東側では南からの暖かい空気が流れ込むため、気温は上昇しますが、低気圧の西側では北からの冷たい空気が流れ込むため、気温は下降します。
春の後半は高気圧が多く覆い、日照時間が徐々に増えますが、沖縄・奄美では5月に梅雨の季節が始まります。
夏の前半は、梅雨前線の影響により北海道以外全国的に降水量が多くなります。
夏の後半には、太平洋高気圧が全国的に晴天と高温をもたらします。
多くの日で全国的に30℃以上の気温となり、北海道と沖縄の気温差は約5℃程度と小さくなります。
一方、オホーツク高気圧が現れると、北日本の太平洋側には冷たく湿った東風が吹き、曇りがちな日が多く、気温も下がります。
沖縄・奄美では、台風の接近が8月に増えます。
9月には、秋雨前線や台風の影響で降水量が増加しますが、特に西日本では残暑が続く年もあります。
10月には、移動性高気圧による晴天の日が多くなります。
11月には、低気圧が通過した後に冬型の気圧配置が一時的に現れ、日本海側を中心に雨の日が多くなり、北日本では雪が降り始めます。11月には、低気圧が通過した後に冬型の気圧配置が一時的に現れます。
冬になると、シベリア高気圧とアリューシャン低気圧が共に強まります。
日本周辺は等圧線に垂直なストライプ状の冬型気圧配置になり、北西の季節風が吹き込んでシベリアからの冷たい空気がもたらされます。この冷たい季節風は山脈にぶつかって上昇気流や雲を発生させ、日本海側では多くの雪の日があり、特に山岳地帯では3メートルを超える積雪が見られます。
一方、太平洋側では山から乾燥した風が吹き下ろされ、晴天の日が多くなります。
北海道では気温が氷点下に継続している一方、沖縄と奄美では気温が15°C以上になることがよくあります。北海道と沖縄の間には20°C以上の気温差があります。


水に溶かしたとき、その水溶液に電流が流れるようになる物質を電解質（英語: electrolyte）という。
水にとかしてもその水溶液に電流が流れない物質を非電解質という。
塩化ナトリウムであっても、水溶液に溶かしていない、固体の塩化ナトリウムでは、たとえ電気回路に電圧を加えても、電気を流さない。水酸化ナトリウムも同様に、水溶液に溶かしていない固体の水酸化ナトリウムは電気を流さない。
塩化銅も、固体の状態では、電圧を加えても、電気を流さない。
塩化銅の水溶液に電気を流すため、水溶液にプラスの陽極とマイナスの陰極の電極を差し込んで電気を流すという実験について、これから説明する。
この塩化銅水溶液に電気を流す実験では、陰極に、銅が付着する。一方、陽極付近には、塩素が気体として発生する。
発生気体が塩素であることは、臭いが、プールの消毒液のような臭いであることからも分かる。有毒な気体なので、あまり、かぎすぎないように。においをかぐときは、手であおぐようにして、かぐこと。
実験をするときは、換気をして、実験すること。
この陽極と陰極のそれぞれの発生物質から、塩化銅の水溶液では、塩素と銅という二つの物質に分かれている事が、予想される。
電気を流していない状態では、二つに分かれた塩素と銅は、水溶液に溶けている状態だが、電気を流すことで、出てきた、という仕組みが予想される。
電気は、プラスとマイナスが、引き寄せあうのだった。
陰極に銅が付着するということは、水溶液中の銅は、逆の電荷を持っているということであり、つまり銅はプラスの電荷を持っているということである。
一方、陽極に塩素が発生するという事は、つまり塩素は逆符号の電気を持っている、つまり塩素はマイナスの電気を持っているということである。
そのほかの様々な実験からも、塩化銅の水溶液中での、電気を流す前の塩素は、マイナスの電気を持っていることが確認されている。中学生は、この実験結果を、うのみにして良い。水溶液中の銅についても、塩化銅の水溶液の中では、電気を流す前の銅は、プラスの電気を持っていることが確認されている。
さて、普通の水に少量の食塩などを混ぜて電気を流すと、水の電気分解によって、水素と酸素が発生する。
今回の塩化銅の水溶液に、電気を流して、銅と塩素を発生させる実験は、つまり、塩化銅の電気分解（電解）をしたことになる。
なお、この実験で陰極に銅が付着することを応用して、金属の表面に 銅めっき をすることが出来る。
銅品位が20%から40%の銅精鉱を、コークスCなどとの加熱反応で還元したものは、銅品位が約99％であり、粗銅とよばれる。粗銅には、亜鉛や銀などの不純物が含まれるので、純度をさらにあげるためには、これら亜鉛などを分離する必要があり、そのために電解が利用されている。
硫酸銅（II）水溶液をもちいる。そのさいの電極（陽極）に、純度をあげたい銅を用いる。つまり、粗銅を陽極に用いる。純度の高い銅を陰極に用いる。電気分解により、次の反応が起こる。
陽極からは、銅だけが溶け出すのではなく、銅よりイオン化傾向の大きい鉄や亜鉛やニッケルなども溶け出す。しかし陰極で析出するのは、ほとんど銅だけなので、陰極にて高純度の銅が得られる、という仕組みである。
粗銅中に銀や金が含まれていた場合、イオン化傾向が銅よりも小さい銀や金は、陽極の下に沈殿する。これを陽極泥（英語: anode slime）という。陽極泥には、金や銀などが含まれているので、ここから金や銀を回収する。
陰極には純度の高い純度99.99%程度の銅が析出する。これを純銅という。
他の電解質の水溶液に、電気を流す場合も考えてみよう。
塩酸の水溶液に電気を流すと、陽極に塩素が発生する。塩化銅の水溶液に電気を流す実験でも、陽極には、塩素が発生したのであった。以上の２つの実験から、塩素をふくむ電解質の水溶液の陽極には、ふつう、塩素が発生することがわかる。
一方、塩酸の水溶液に電気を流す実験で、陰極（マイナス極）のほうには、水素が発生する。
そのほかの様々な実験からも、塩酸や塩化銅の水溶液中での塩素は、マイナスの電気を持っていることが確認されている。中学生は、この実験結果を、うのみにして良い。
原子は， 陽子と中性子からなる原子核と、原子核のまわりを回る電子からできている。原子の直径は1億分の1cm程度である。電子は、原子核には含めない。
陽子の質量と、中性子の質量は、同じである。厳密にいうと、ほんのわずかに質量が違うのだが、ほとんど同じなので、中学の段階では、陽子の質量と、中性子の質量は同じである、と考えてよい。一方、電子の質量は、陽子と比べて、極めて小さい。電子の質量は、陽子の質量の 約

1
1800

{\displaystyle {\frac {1}{1800}}}
 倍 でしかない。
したがって、原子にとって、電子は、ほとんど質量が無い。ある原子や分子の質量の大きさを決めているのは、その原子核の陽子や中性子の個数である、と考えても、中学高校では、あまり問題は無い。
電子1個のマイナスの電気の強さは、陽子1個のプラスの電気の強さと符号が反対なだけで、強さは同じであるので、1個の電子と1個の陽子の力がつりあう。
原子の中心には＋の電気をもつ原子核が1つあり、マイナスの電気をもついくつかの電子がそれを取り巻いている。安定している状態の原子や分子では、原子核の持つ陽子の数と、電子の持つ数とは、同じであり、原子核がもつ＋の電気の総量と、電子のもつマイナスの電気の総量が等しいので、原子全体は電気を帯びていない。
ある原子が、何の元素であるかは、原子核に含まれる陽子の数で決まる。一方で、原子核の中性子の数は、陽子の数に近いが、必ずしも陽子と中性子の数が同じとは限らない。原子核に含まれる陽子の数が同じで（すなわち、同じ元素で）、中性子の数が異なるものを、同位体（英語: isotope）という。
ふつうの水素原子の原子核は、1個の陽子だけである。1個の陽子だけを持つ水素原子のまわりの電子の数は、1個の電子がある。
ふつうのヘリウム原子の原子核は、2個の陽子と、2個の中性子との、計4個の粒子である。ヘリウムの電子の数は、陽子と同じ2個である。
ヘリウム原子の原子核の質量は、水素原子の原子核の質量の、ほぼ4倍である。
たとえば水素原子とヘリウム原子の質量の比なら、電子の質量は無視できる。よって原子核の粒子数の比から、ヘリウム原子の質量は、水素原子の質量の4倍である。
電気を帯びた原子をイオンという。イオンのうち、＋（プラス）の電気を帯びたイオンを陽イオンと言い、いっぽう、－（マイナス）の電気を帯びたイオンを陰イオンという。
塩化銅の水溶液での塩素は、陰イオンである。塩化水素の水溶液での塩素も、陰イオンである。
塩化銅の水溶液での銅は、陽イオンである。塩化水素の水溶液での水素は、陽イオンである。
イオンは原子が電子を失ったり受けとったりすることにより、安定な状態になったものである。陽イオンは、原子が電子を失って+の電気を帯びたものである。電子を2個失うと、1個の場合の2倍の+電気を帯びる。一方、塩素原子などは電子を受けとり-の電気を帯びる。
原子の記号の右肩に，帯びている電気の種類と量を書いた記号をイオン式という。
（注:イオン式という用語は、令和2年度教科書から全ての教科書で撤廃されました。）
OHなど、いくつかの原子があつまった物であるが、分子にはなっていないものを、原子の集まりという意味で、原子団（げんしだん）と言う。
アンモニウムイオンも、このような、いくつかの原子があつまったイオンであり、アンモニウムイオンは原子団である。
ナトリウムイオンは陽イオンであり、Na+である。
塩化ナトリウム NaCl では、塩化物イオンCl-のマイナス電荷1個と、ナトリウムイオンNa+とのプラス電荷1個がつりあっているので、塩化ナトリウム NaCl 全体では電気を持っていない。
塩化銅 CuCl2 も、塩化物イオン Cl- の2個と、銅イオン1個 Cu2+ のプラス電荷の2個がつりあっているので（銅イオンの場合、銅原子1個につき電気が2個ある）、塩化銅 CuCl2全体では電気を持っていない。
電解質が水にとけて陽イオンと陰イオンとに分かれることを電離（英語: ionization)またはイオン化という。非電解質は電離しない。
塩化ナトリウムが水に溶けてイオンに分かれることも、電離である。塩化銅が水溶液中で塩化物イオンと銅イオンに分かれることも電離である。
砂糖が水に溶けても、電離はしていない。エタノールを水に溶かしても、電離してない。
塩化水素は、気体の状態では水素原子と塩素原子が結合したもので電気的に中性である。水にとけると、水素イオンH+と塩化物イオンCl-となる。1つの塩化水素からは1つの水素イオンと1つの塩化物イオンができる。
・塩化水素
・塩化ナトリウム
・水酸化ナトリウム
・塩化銅
スポーツドリンクなどの広告とかで、「電解質」やら「イオン」などの文字を見たり聞いたりすることもあるでしょう。保健体育などの授業でも、電解質やイオンなどの言葉を聞く場合もあるかもしれません。
これは、どういうことでしょうか。
じつは、私たち人間の体にも、血液中などに、塩化物イオンやナトリウムイオンなどのイオンが溶けています。
ナトリウムイオンは、人体で、さまざまな働きをしています。汗をかくと、ナトリウムイオンなどのイオンが失われます。もしナトリウムが不足しすぎると、 めまい や けいれん などの危険な症状になります。
なので、ナトリウムイオンなどをおぎなうために、食事などでは食塩をおぎなう必要があるので、塩分のふくまれたものを食べるのです。
学校の給食は、栄養士の人などが、中学生に必要な塩分やカロリーやビタミンなどを計算して、給食を作っています。アレルギーが無い限り、なるべく給食を食べるようにしましょう。
さて、汗をたくさん、かいたあとに、水だけを飲んでも、ナトリウムは補われません。熱中症で、汗をかきすぎた場合は、患者に水だけを飲ませるよりも、うすめの食塩水をのませたほうが良いのです。（中学高校の保健体育の教科書でも、そう説明されています。）ちなみに、みそ汁の濃度と同じくらいの濃度が、熱中症の人に飲ませる食塩水の濃度では、ちょうど良いとされています。この濃度は、水1kgあたり、食塩2gていどです。
スポーツドリンクで「イオン」とか「電解質」と言ってるのは、商品にもよりますが、運動で汗をかいたときに不足しやすいナトリウムなどのイオンが含まれている飲料だからです。
この節で扱う電子殻（でんしかく）について、詳しくは高校で習う。
原子の構造のうち、電子が並んでいる原子核の周りの部分について、より詳しく見ていこう。
この電子殻は何重かにわかれており、内側からK殻（英語: K shell)、L殻（英語: L shell)、M殻（英語: M shell)、……と呼ぶ。
それぞれの層に入ることのできる電子の数は決まっており、その数以上の電子が一つの層に入ることは無い。たとえば、K殻に入ることのできる電子の数は2つまでである。また、電子は原則的に内側の層から順に入っていく。M殻以降では例外もあるが、中学・高等学校の化学ではこれについては扱わない。
また、いちばん外側の電子殻にある電子を最外殻電子と呼ぶ。最外殻電子は原子の性質に大きな影響を与える。ある原子とある原子との接点が、実際には電子殻であるため、原子の結合の仕方などはこの最外殻電子の個数が重要になってくる。原子の性質を決める最外殻電子を特別に価電子（英語: valence electron)と呼ぶ。
最外殻にそれ以上電子が入ることのできない状態を閉殻という。閉殻になっている原子の価電子の個数は0であると約束する。
各々の原子の電子の、電子殻への配列の仕方を電子配置（英語: electron configuration)という。K殻に２個の電子が全て収められた場合の電子配置は、希ガスであるヘリウムHeの電子配置と同じである。L殻まで電子が全て収められ、L殻に8個の電子とK殻に2個の電子の合計10個の電子が全て収められた場合の電子配置は、希ガスであるネオンNeの電子配置と同じである。
同様に、M殻の終わりまで全て電子が収められた状態は、希ガスであるアルゴンArの電子配置と同じである。
ナトリウムがイオン化すると、電子配置はネオンNeと同じになる。（原子核は、ナトリウムNaとネオンNeは、ちがっている。）
塩素がイオン化すると、電子配置は、アルゴンArと同じになる。（原子核は、塩素 Cl とアルゴン Ar は、ちがっている。）
ヘリウムや、ネオンやアルゴンは、周期表では、18族の最後の列になる。
これら18族のヘリウム、ネオン、アルゴンは、安定しており、化学反応しづらい。
18族以外の他の原子でも、電子配置が18族の配置と同じ配置になると、その原子や分子などは安定する。なので、水溶液中などでは、電子配置が、最外殻電子を埋めるように、もしくは最外殻電子をなくすように、反応をする。
この結果、周期表を見ることで、イオンになった場合の電荷の数や符号が、だいたい予想できる。
水素H、リチウムLi、ナトリウムNaなど、周期表の1族の原子がイオンになったとき、イオンはそれぞれ、H+、Li+、Na+、･･･というふうに、イオンの電気がプラス1である。
逆に、塩素は、周期表の17族にあるが、電子が1個だけ増えると、18族の電子配置と同じになるので、塩素イオンCl-というふうに、塩素イオンの電気はマイナス1ということが、周期表からも予想できる。
イオンに限らず、分子をつくる反応でも、最外殻電子の電子数を安定配置にする方向に、反応が進む。
たとえば水素Hの気体が、水素分子H2として存在する理由も、2個の水素原子が最外殻電子を1個ずつ共有すると、電子配置がヘリウムと同じになり、安定するからである。
酸素分子も同様であり、2個の酸素原子が、電子を2個ずつ共有すれば、16族の酸素原子は、ちょうどネオン（18族）の電子配置と同じになる。
固体の塩化ナトリウムでも、ナトリウムの電子1個が、塩素の電子殻に移動することで、それぞれ電子殻が安定する。
電子殻について、詳しくは高校で習う。
しかし、K殻よりも小さい殻は発見されませんでした。
化学反応で発生したイオンを調べる方法には、様々な方法があるが、一つの方法として、次に説明する炎色反応が応用できる。
ナトリウムやカリウム、カルシウムなどのある種の元素は、炎の中に入れると、元素の種類ごとに特有の色の炎が上がる。
このような現象を炎色反応（英語: flame test）という。
イオンの検出では、白金線にイオン水溶液をつけガスバーナーの炎に入れると、もし水溶液中のイオンがリチウムイオンなら赤色に、ナトリウムイオンでは黄色に、カリウムでは赤紫色にそれぞれ炎が色づく。
中学の段階では、元素と色の対応を、無理に覚える必要はない。
花火の色は、炎色反応を利用しているのが、一般である。
化学変化や温度差、光などの作用によって電気エネルギーをつくり出す装置を電池（英語: battery）という。
電池のうち、化学変化を利用して化学エネルギーを電気エネルギーに変える電池のことを、化学電池と呼ぶ。
一方、太陽光発電パネルなどのように、化学反応を用いなくても発電できる装置は、化学電池ではない。
本節では、化学電池を重点的に説明する。イオンの観点から、化学電池を説明する。
さて、化学電池では、どうやって、化学変化で電気を起こしているのだろうか。
まず、電気回路について、復習の便宜のため、説明しておこう。
まず電流とは、導線の内部を、マイナスの電気をもつ電子が流れているのが電流の正体である。
金属線を電池などの電源に接続すると、金属線中の電子は-極から+極に向かっていっせいに移動する。回路を流れている電流とは、このように電源の-極から+極に流れる電子の移動である。
電流の向きは電源の+極から出て-極に入る向きに流れると決められている。これは、電流の向きが決められた当時は電子がまだ発見されていなかったことによる。電流の正体が-の電気をもつ電子の流れであることがわかってからも、「電流は電源の＋極から出て、－極に入る向きに流れるもの」と定義されている。
1780年ごろ、イタリアの解剖学者ガルバーニ(1737〜1798)は、解剖したカエルの あし に2種類の金属を接触させると、あしが感電したかのようにけいれんすることを発見した。ガルバーニはカエルの筋肉に電気がたくわえられているのだろうと考え、これを「動物電気」と名づけた。
しかし、解剖した あし が けいれん する本当の原因は、2種類の金属が、電池の電極となって、電気をつくっているのだった。
イタリアのボルタ(1745〜1827)による電池の研究によって、けいれんの本当の原因が明らかになった。
そしてボルタは、1800年、2種類の金属（銅と亜鉛）で、食塩水（塩化ナトリウム水溶液）でしめらせた厚紙をはさんだ物によって電池をつくり、現代でいう「ボルタの電池」を発明した。
この電池から取り出される電流は小さかったので、ボルタは直列的に2種類の金属ではさんだ厚紙（食塩水でしめらせてある）を何段も積みかさね、柱状にした電池を発明した。この柱状に積み重なったボルタの電池を「ボルタの電椎」（でんつい）という。
うすい塩酸、またはうすい硫酸に、亜鉛板と銅板をひたすと、電池が作れる。銅板の側が電池の正極で、亜鉛板の側が負極である。このように、亜鉛板と銅板と酸溶液からなる電池をボルタの電池（Voltaic pile）という。
亜鉛板が電池のマイナス極に相当し、銅板がプラス極に相当する。
ここで重要なのは、決して片方の亜鉛板だけを硫酸にひたしても、マイナス極しか出来ていないから、電気は発生しなくて、電池にはならない。たとえ亜鉛板が酸と反応して溶けても、電池は出来ず、電気も流れず、単に亜鉛板が硫酸にとけていくだけである。
マイナス極の亜鉛板だけでなく、亜鉛板にくわえて、プラス極になる銅板を薄い硫酸にひたして、こうしてプラス極とマイナス極とがそろって、化学電池になるのである。
ボルタの電池が、電池であることを確認するには、回路に豆電球（ただし理科実験用の小型のもの）をつないだり、あるいはモータ（ただし理科実験用の小型のもの）をつなげば良い。回路に電球やモータをつないだとき、電極で起こる化学反応は以下の通りである。
亜鉛原子が電子を2個失って亜鉛イオン(Zn2+)になり水溶液にとけ出す。
ここで、記号 e は電子である。電子は、当然、マイナスの電気を持っているので、e-という記号になる。
電子e-は、導線を伝わって、亜鉛板から銅板のほうへと流れていく。
亜鉛板にたまった電子が導線へ流れ出し、モーターを通ったあと銅板に流れこむ。この電子は、水溶液中の水素イオン(H+)と結びつき水素原子になる。できた水素原子2個が結びついて水素分子(

H
2

{\displaystyle H_{2}}
)になる。
電子の流れは「亜鉛板 → 銅板」なので、電流の向きは、「銅板 → 亜鉛板」となり、亜鉛板が−極、銅板が+極となる。
ボルタの電池の電圧は、最初は常にほぼ一定である。この電池が作る電圧を起電力（英語: electromotive force, EMF）という。ボルタの電池の起電力は、1.1ボルトである。
電圧や起電力の単位の「ボルト」の由来は、ボルタの電池を発見したボルタが由来である。
なお、ボルタの電池は、時間がたつと、起電力が下がっていってしまう。これは反応中に銅板で発生する水素による泡が原因である。
このような電極に発生した泡による起電力の低下を、電池の分極（英語: polarization）という。分極は高校レベルなので、中学生は、あまり気にしなくて良い。
ボルタの電池のように、プラス極の金属板とマイナス極の金属板は、べつの種類の元素でなければならない。
プラス極とマイナス極の両方の金属板を亜鉛板にして、塩酸など酸溶液にひたしても、まったく電気は流れない。
同様に、プラス極とマイナス極の両方の金属板を銅板にして、塩酸など酸溶液にひたしても、まったく電気は流れない。
ボルタの電池の他にも、化学反応を用いた電池は多くある。たとえば、乾電池に用いられるアルカリ電池やマンガン乾電池も、化学反応を用いている。
このように、起電力の電圧の発生要因に化学反応を用いている電池を化学電池（かがくでんち）という。
金属と酸との化学電池の組み合わせは、銅と亜鉛だけでなくとも、可能である。
銅板とマグネシウムリボンでも、塩酸の水溶液で、電池は出来る。
亜鉛板とマグネシウムリボンでも、塩酸の水溶液で、電池は出来る。
ビーカーをセロハンまたは素焼きの筒・板で区切り、どちらかに硫酸銅水溶液に銅板、もう一方に硫酸亜鉛水溶液に亜鉛版をひたすと、電池が作れる。銅板の側が電池の+極で、亜鉛板の側が-極である。このように、亜鉛板と銅板と酸溶液、セロハンまたは素焼きの板からなる電池をダニエル電池という。
亜鉛原子が電子を2個失って亜鉛イオンになり水溶液にとけ出す。なので亜鉛イオンはとけてボロボロになっていく。
ここで、記号 e は電子である。電子は、当然、マイナスの電気を持っているので、e-という記号になる。
電子e-は、導線を伝わって、亜鉛板から銅板のほうへと流れていく。
亜鉛イオンが溶けだすことにより硫酸亜鉛水溶液内のイオンの濃度は濃くなっていく。
亜鉛版側から流れてきた電子e-は硫酸銅水溶液中の銅イオンとくっつき、銅原子となり銅板に付着する。
銅イオンが銅板に付着するため、硫酸銅水溶液のイオンの濃度は薄くなり、溶液の色も青色から無色に変化していく。
セロハンとは？→紙のようなもので目には見えない無数の穴があり、イオンが通り抜けることができる。
①...液体が混合するのを防ぐため。
→当たり前のことであるが、硫酸銅水溶液と硫酸亜鉛水溶液をセロハン・仕切りを入れずにビーカーに入れたら混ざってしまう。
②...電気的なかたよりを防ぐため。
→ダニエル電池では、銅板側の硫酸銅水溶液のイオンの濃度は薄くなり、亜鉛イオンが溶けだすことにより硫酸亜鉛水溶液内のイオンの濃度は濃くなっていく。ということは、銅板側では陽イオンである銅イオンが減り、-にかたよっている、亜鉛側では陽イオンである亜鉛イオンが増え、+にかたよっているといえる。そのためダニエル電池ではセロハンを通してイオンが移動する現象が起きる。亜鉛版側の亜鉛イオンが硫酸銅水溶液側に行き、銅板側の水溶液の硫酸イオンが+極側に移動する。そのため電気的なかたよりがなくなる。
マンガン乾電池の起電力の電圧は約1.5ボルトである。
マンガン電池の内部では、マイナス極に亜鉛を用いており、プラス極に二酸化マンガンを用いている。
電解質として、塩化亜鉛水溶液を用いている。
ボルタ電池のような反応がなぜ起こるかは、次の節で説明する、亜鉛板と銅板とのイオン化傾向の差による。
自動車のバッテリーで用いられている電池である。
電極は、マイナス極に鉛を用いている。プラス極には、酸化鉛を用いている。
電解質には、うすい硫酸が用いられている。
鉛電池では、外部から逆向きに電流を加えることで、充電が出来る。このように、充電の出来る電池のことを二次電池と言う。
一方、充電できない電池を一次電池という。マンガン乾電池は充電できないので、マンガン乾電池は一次電池である。
携帯電話のバッテリーや、ノートパソコンのバッテリーに用いられている。二次電池であり、充電できる。
デジタルカメラなどに用いられている。二次電池であり、蓄えられる電気の大きさが大きい。
ボルタ電池・ダニエル電池のような反応がなぜ起こるかは、この節で説明する、亜鉛板と銅板とのイオン化傾向の差による。
金属元素の単体を水または水溶液に入れたときの、陽イオンのなりやすさをイオン化傾向（英語 ionization tendency、イオニゼイション・テンデンシー）という。
例として、亜鉛Znを希塩酸HClの水溶液に入れると、亜鉛Znは溶け、また、亜鉛は電子を失ってZn2+になる。
一方、銀Agを希塩酸（薄い塩酸のこと）に入れても反応は起こらない。
このように金属のイオン化傾向（陽イオンのなりやすさ）の大きさは、物質ごとにイオン化傾向の大きさが異なる。
今度は、銅を希塩酸の溶液に入れてみた場合を考える。この場合は、なにも反応しない。
以上の例だけでは、まだ、銅と銀のイオン化傾向の大きさの大小関係は不明である。
そこで、銅と銀のイオン化傾向（陽イオンのなりやすさのこと）を比べるための実験例として、
硝酸銀AgNO3の溶液に、銅線や銅板などの銅の固体を添加する。
ここでは、銅板を添加したとしよう。すると、銅板の表面に銀が付着し、銀が析出する。
一方、この硝酸銀の溶液中では銅板は陽イオンとなり溶ける。
溶液は、しだいに青くなるが、この青色は銅イオン溶液の色である。以上の変化を反応式で書くと、
なお、この反応で生じた銀を、生じ方が樹木が伸びるように析出した銀が伸びることから銀樹という。
いっぽう、今度は溶液を変え、硫酸銅 H2SO4 の溶液に銀板Agをいれても、
なにも析出せず、なにも変化は起きない。
これらのことから、銅は銀よりもイオン化傾向（陽イオンのなりやすさのこと）が大きいであろうことが予測できる。
また溶液を変え、硫酸銅の水溶液に亜鉛板Znを添加すると、亜鉛の表面に銅が析出する。
このことから、亜鉛Znは銅Cuよりもイオン化傾向が大きいことが予想できる。
さまざまな溶液や金属の組み合わせで、イオン化傾向の比較の実験を行った結果、
イオン化傾向の大きさが決定された。
左から順に、イオン化傾向の大きい金属を並べると、以下のようになる。
（中学の段階では、覚える必要はない。）
金属を、イオン化傾向の大きさの順に並べたものを金属のイオン化列（英語: ionization series）という。
水素や水は金属では無いが、比較のため、イオン化列に加えられる。
金属原子は、上記の他にもあるが、高校化学では上記の金属のみのイオン化列を用いることが多い。
なお、イオン化列の記憶のための語呂合わせとして、
「貸そうかな、まあ、あてにすな、ひどすぎる借金。」（かそうかな、まあ、あてにすな、ひどすぎる しゃっきん。）
などのような語呂合わせがある。ちなみにこの語呂合わせの場合、
と対応している。中学では無理に覚える必要はない。
（以上、発展内容:イオン化傾向）
酸素と水素を用いて、電気分解と逆の反応を行っている。水素などの陽極の燃料を、触媒を用いてイオン化させ、余った電子を取り出す電池。陽極の燃料が水素の場合は、陰極で酸素および回収した電子と反応し水になる。このような仕組みで、電気を取り出す装置を燃料電池（ねんりょう でんち）という。様々な方式の燃料電池がある。
一方、電気分解は、次のような反応式で表せた。
水素ガスなどからエネルギーを取り出せる燃料電池（ねんりょう でんち）は、べつに発電方法では無い。電池は、発電した電力を蓄える装置でしかない。水素ガスを作るのに、別の電力が必要になる。
石油を燃やしたりするのとは違い、燃焼を行っておらず、反応では水と電気が出来るだけなので、直接的に大気汚染をすることは無く、環境への負担が低いと考えられており、そのため燃料電池の開発が進められている。
電解質の水溶液に、電極を2本入れて、それぞれの電極に、外部の直流電源から電気を通じると、電極で水溶液中の物質に化学反応を起こせる。これを電気分解（でんきぶんかい、electrolysis、イレクトロシス）という。あるいは略して電解（でんかい）という。
電気分解で、直流電源の負極につないだ側の電極を陰極（いんきょく、cathode、カソード）という。
電気分解で、直流電源の性極につないだ側の電極を陽極（ようきょく、anode、アノード）という。
陰極の電荷は、電源の負極から電子が送られてくるので、陰極は負電荷に帯電する。一方、陽極の電荷は、正電荷に帯電する。
なお、電極には、白金や炭素などを用いる。
一般に電気分解で反応を起こしたい対象は「水溶液」であり、電極そのものは反応を起こしたい対象ではないので、混同しないように注意のこと。外部の文献などでは、説明の簡略化のため、電気分解では「電極での反応」などという事が多いが、電極そのものが析出をするのでは無いので、間違えないように。
この電気分解の実用例として、金属の精錬に利用されている。
純水な水は電気を通さないので、導電性を高めるために硫酸か、あるいは水酸化ナトリウムを加える。
陰極で水素 H2 が発生する。
陽極では、酸素 O2 が発生。
水の電気分解で発生する気体の体積の比率は、一定で、
である。
これまでに、塩酸（えんさん）や酢酸（さくさん）や硫酸（りゅうさん）などの酸について学んだ。これらの薄い水溶液は、つぎのような性質を示す。
このような性質を酸性（さんせい）と言った。また、酸性を示す物質を酸（さん、acid）と言った。酸性の水溶液のこれらの性質の理由は、イオンの観点で見ると、実は水素イオンH＋の性質である。したがって、酸とアルカリをイオンの観点から定義しなおすと次のようになる。
酸とは、水に溶けたときに水素イオン H＋ を出す物質である。
たとえば塩化水素HClは、水溶液中では
と電離しているので、塩化水素は酸である。硫酸 H2SO4 も、同様に化学式に水素原子 H を含んでいる。この水素原子が水素イオンになるというわけである。
アルカリとは、水に溶けたときに水酸化物イオン OH－ を出す物質である。
たとえば水酸化ナトリウムNaOHは、水溶液中では
と電離しているので、水酸化ナトリウムはアルカリである。
アンモニアNH3は、分子中にOHを含んでいないが、アンモニアの水溶液はアルカリ性をしめす。これは、アンモニアNH3は水に溶けると次のように電離して、水溶液中の水分子から水素イオンをうばってNH4＋をつくり、水酸化物イオンOH－を発生させるためである。
このように、ある物質が酸かアルカリか、または、どちらでもないかは、イオン反応式も知らなければ判断できないので注意が必要だ。
アンモニアの例からも分かるように、もし化学式中に水素原子Hを含んでいても、その水溶液が酸性とは限らない。
さて、つぎの節では、小学校以来これまでに習った酸とアルカリの基本的な性質を復習する。イオンの観点による酸やアルカリの定義と、これまでに習った酸やアルカリの基本的な性質や実験例、具体的な反応式などを関連付けてしっかり理解しよう。
酸性の溶液には次のような性質が有る。
おもな酸には、塩酸HCl、酢酸CH3COOH、炭酸H2CO3、硫酸（りゅうさん）H2SO4、硝酸（しょうさん）HNO3などがある。ミカンなどの柑橘類（かんきつるい）に含まれるクエン酸や、食用油などに含まれるオレイン酸も酸である。
塩酸 HCl とは、塩化水素（えんかすいそ、hydrogen chloride）という気体が溶けた水溶液である。
無色透明の水溶液である。強い酸性を示す。
塩酸は、水溶液中で、次のようにイオンに電離している。
においは、刺激臭が有る。この刺激臭は塩化水素の蒸気のにおいである。
（※ 注意：塩酸のにおいをかぐ時は、決して直接、かいではいけない。塩酸の蒸気を手であおいだり鼻に風を送ったりして、間接的に、においをかぐ。）
食用の酢酸水(CH3COOH水溶液)である食酢（しょくさく）には、酢酸(CH3COOH)が3%〜5%ほど含まれている。
酢酸は、水溶液中で、次のようにイオンに電離している。
においは、すっぱい刺激臭が有る。
濃い酢酸は、寒くなると凍る。凍った酢酸を氷酢酸（ひょうさくさん）という。
二酸化炭素CO2の溶けた水溶液である。
水溶液中では、つぎのように電離している。
強い酸である。
水溶液中では
と電離し、強い酸性を示す。
塩酸や硫酸などの強い酸のことを、まとめて、強酸（きょうさん）という。
一方、炭酸や酢酸などの、弱い酸を、弱酸（じゃくさん）と言う。
塩酸や硫酸、硝酸などの強い酸は、危険であり、取り扱いには注意を要する。皮膚などにつかないように注意する。
もし、実験の失敗などで、これらの酸の濃い酸が体にかかったり、大量の酸がかかったら、実験を中断し、すぐに大量の純水で洗い、先生や大人に相談すること。
注意するのは、酸の液体だけでなく、酸の液体から発する蒸気なども、注意すること。蒸気を、かぎすぎないようにすること。また、目に入らないようにすること。
まず、復習をしよう。
水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カルシウム水溶液やアンモニア水溶液は、つぎのような性質を示す。
このような性質をアルカリ性と言う。（または塩基性（えんきせい）と言う。中学の段階では、アルカリ性で呼び方を統一してよい。）また、水溶液がアルカリ性を示す物質のことをアルカリ（alkali、発音：アルカライ）という。
アルカリの中にはタンパク質や脂肪などを溶かすものもあり、皮膚などを溶かし、強いアルカリや濃いアルカリの中には危険な物もある。取り扱いには注意すること。皮膚などにアルカリをつけないようにする。もしアルカリが目に入った場合は、即座に大量の純水で洗い流し、先生や大人に相談および連絡をして、必要に応じて保険医などに診察してもらうこと。
注意するのは、アルカリの液体だけでなく、アルカリの液体から発する蒸気なども、注意すること。蒸気を、かぎすぎないようにすること。また、目に入らないようにすること。
こういう目にアルカリの入る事故が起きないように、あらかじめ、安全メガネなどを掛けておくなど、必要に応じて準備すること。
水酸化ナトリウム（すいさんかナトリウム、sodium hydroxide、ソウディアム・ハイドロオキサイド）は、強いアルカリ性を示す。なので取り扱いには気をつけること。
消石灰のことである。
アンモニアの水溶液をアンモニア水（アンモニアすい）という。
水酸化カリウムは、次のように電離する。
酸性でもなく、アルカリ性でもない性質を中性（ちゅうせい）という。純水（じゅんすい）は、中性である。
水溶液が中性をしめす物質は多くあるが、例を上げると、食塩水や砂糖水は中性である。リトマス紙に中性の水溶液をつけても、色は変わらない。
イオンの観点から見れば、水溶液が中性の物質は、たとえば、
などがある。
酸性の溶液とアルカリ性の溶液を混ぜた水溶液を作ると、酸の水素イオン

H
+

{\displaystyle \mathrm {H^{+}} }
と、アルカリの水酸化物イオン

O
H
−

{\displaystyle \mathrm {OH^{-}} }
が結合し、水分子H2Oが出来る。
この反応を中和（ちゅうわ）と呼ぶ。
酸とアルカリが中和した際には水が生じる。
また、中和の結果、その水溶液は中性に近づく。中和とは、酸とアルカリが反応して水を生じることを言うので、必ずしも水溶液は中性ではない。
具体例として、塩酸 HCl と水酸化ナトリウム NaOH との、中和を考える。
のような反応が起こる。
（左辺前半の H+ ＋Cl− はHClに由来。左辺後半の Na+ ＋ OH− は NaOH に由来。）
中和をしただけだと、水溶液にNaClが溶けて電離したままなので、塩化ナトリウム NaCl は 出来ない。
塩化ナトリウム NaCl のように、分子式が、酸とアルカリの中和で作れる分子になってる化合物を、塩（えん）と言う。
つまり、
である。
たとえ塩化ナトリウムや塩化物で無くとも、もし酸とアルカリの中和反応で出来る化合物なら、その化合物は塩（えん）と言う。
塩の定義を、より詳しく言うと、中和反応での、酸の陰イオンと、アルカリの陽イオンとが結びついた化合物を、塩（えん）という。
詳しい定義で、たとえばNaClを説明すると、
というふうに、確かに、塩（えん）に なっている。
塩酸の水溶液に、水酸化ナトリウムを加えていくと、中和によって、だんだん中性に水溶液は近づいていく。そのまま、さらに水酸化ナトリウムを加えると、完全に塩酸の水素イオンを打ち消した時点では、水溶液は中性になる。さらに水溶液に水酸化ナトリウムを加えていくと、アルカリ性になる。
塩酸に水酸化ナトリウムを加えて中性になった水溶液に、さらに水酸化ナトリウムを加えても、中和は起こらない。なぜなら、中性の水溶液には、あまっている水素イオンが無いからである。なので、完全に中和して中性になった水溶液に、水酸化ナトリウムを加えると、そのままアルカリ性になっていく。
中和で生じる塩の種類については、反応に用いた酸とアルカリによって生じる塩が決まる。例えば、塩酸とアンモニア水が反応した時には水と塩化アンモニウム（えんかアンモニウム、ammonium chloride）が生じる。この反応は次の化学反応式で書かれる。
以上の例のように、酸とアルカリを混合すると、中和によって、水と塩（えん）が生じる。
・塩化ナトリウム（食塩） NaCl
中和によって塩化ナトリウムを生じさせたい場合は、塩酸HClと水酸化ナトリウムNaOHの中和で、塩化ナトリウムNaClを生じさせる事が出来る。
・硫酸バリウム BaSO4
硫酸 H2SO4 と水酸化バリウム Ba(OH)2 の中和によって、塩（えん）として、硫酸バリウム BaSO4 が生じる。
硫酸バリウムは白色であり、また、沈殿（ちんでん）を生じる。つまり、硫酸バリウムは白色の沈殿になる。
したがって、硫酸と水酸化バリウムの中和で、白色の沈殿が生じる。この、硫酸と水酸化バリウムの中和で生じた白色の沈殿が、硫酸バリウムである。
反応式を書くときは、塩だけでなく、水も生じることを忘れないように。
なお、硫酸バリウムは、医療用の放射線検査でもちいる造影剤（ぞうえいざい）である。
・炭酸カルシウム CaCO3
白色の沈殿である。石灰水を白く濁らせるのは、この炭酸カルシウム である。
炭酸と、水酸化カルシウム水溶液との、中和で炭酸カルシウム CaCO3 が生じる。
・塩化カルシウム CaCl2
塩酸 HCl と 水酸化カルシウム Ca(OH)2 の中和で、塩化カルシウム CaCl2 が生じる。
・硝酸カルシウム Ca(NO3)2
硝酸 HNO3 と 水酸化カルシウム Ca(OH)2 の中和で生じる。
沈殿は生じない。水溶液から硝酸カルシウムを取り出す場合は、蒸発や再結晶などによって取り出す。
以上の塩の例のように、塩には、NaClのように水に溶けやすい塩と、硫酸バリウム BaSO4のように水に溶けにくい塩との、2種類がある。
水溶液中での酸性やアルカリ性には強さがある。酸性やアルカリ性の強さを決める要因は、おもに、その酸の種類またはアルカリの種類と、水溶液中での酸またはアルカリの濃度で決まる。
水溶液の酸性やアルカリ性の強さを表す値を pH(ピーエイチ、もしくはペーハー) と呼ぶ。pH が、 pH=7のとき、その溶液は中性である。
pHが7未満が酸性である。pHが小さくなるほど、溶液は酸性に近づく。
一般に、pH＝0で最も強い酸性である。
またpHが7より大きいと、アルカリ性である。pHが大きくなるほど、溶液はアルカリ性に近づく。一般に、pH＝14が最も強いアルカリ性である。
pHは普通、0から14の範囲内である。
私たち中学3年以上の読者は、イオンを知っているし、酸は水素イオン H+ によって出来ることも知っているし、アルカリは水酸化物イオン OH- などによって出来ることも知っている。
つまり、PHの強さは、水溶液中の水素イオンや水酸化物イオンの数や濃度から、計算することができる。（ PHとイオンの数の計算は、くわしくは、高校で習う。 ）
物質の中には、水溶液に接触させた時に、水溶液のpHの値によって色が変化するものがある。このような物質はpHを調べるのに用いることができるので、これらの物質のうちpHを調べる物質として実用化されている物質をpH指示薬（pH indicator、ピーエイチ・インディケイター）という。いわゆるリトマス試験紙もpH指示薬に含まれる。またリトマス試験紙のように、pH指示薬を試験用の紙に染み込ませて用いる事が多い。このようなpH指示薬を染み込ませてある紙をpH試験紙(pH indicator paper)という。
リトマス紙やBTB溶液やフェノールフタレイン溶液は、pH指示薬である。pH指示薬には、他にもメチルオレンジなどがある。
pH指示薬は、その物質によって、色を変えるpHの範囲が限られている。たとえば、メチルオレンジはpH=3.1以下では赤色で、そこからpHが高くなると黄色味を増していき、pH=4.4では橙黄色である。pH=4.4より高いpHでは橙黄色のまま、ほとんど色が同じなので、このpHの範囲では指示薬として用いられない。
なお、このように指示薬の色が変わるpHの範囲を変色域（へんしょくいき、indicator range　など）という。


向きがちがう２つの力を合成した場合は、図のように、平行四辺形の対角線の向きの、合力となる。
摩擦の無い斜面上では、そこにある物体には、重力と垂直抗力が図のように働く。それ以外の力は働いていない。
重力のうち、斜面に垂直な分力は、垂直抗力と打ち消しあう。このため、斜面をすべる物体は、斜面から浮びあがったりもしなければ、斜面の地下深くに沈んだりもしない。
そして、重力のうち、斜面に平行で斜め下向きの分力によって、物体は加速していく。
下図のように、斜面の傾きが大きくなればなるほど、斜面に平行で斜め下向きの分力は大きくなる。そのため、斜面の傾き大きいほど、台車は、すばやく斜面をすべり落ちていく。
速さとは、単位時間（1秒、1分、1時間）あたりの移動距離（m、km）のことである。速さの単位は m/s や km/h など, 長さの単位を時間の単位で割ったような単位である。
電車で、「時速100キロメートル」といっても、止まっていた電車がいきなり時速100キロメートルで運転を始めるわけではない。
時速10キロメートル、時速20キロメートル、時速30キロメートル、・・・としだいに加速していって、最終的に時速100キロメートルまで速さを上げていくわけである。
実際には、電車は、なんらかの事情で、またある時は減速したりするが（たとえばカーブの近くでは速さを落すだろう）、またある時は加速したりする。
電車や自動車などのスピードメーター（速度計）には、その各瞬間の速さが表示されてるだろう。
このように、各瞬間ごとの速さを、瞬間の速さという。
瞬間の速さは、その瞬間を時間的中点とする区間の平均の速さに等しい。
さて、駅から次の停車駅までの区間の全体的な速さを知りたい場合、そのような各時点での速さでは不便だろう。
たとえば、東北新幹線が、東京駅から新青森駅までの約700kmを、およそ3時間で到着したとしよう。
この東京〜新青森の間での瞬間の速さは、途中の駅で停車したりなどで、瞬間の速さはどんどん変わる。
しかし、最終的に、約700kmの距離を3時間で走行したわけだから、
という計算により、およそ 233 km/h で電車が走行した事が分かる。
このように、区間全体で判断した速さのことを平均の速さという。
水平でなめらかな床の上に、ピンポン玉やビー玉などを置いて、手で押すと、しばらく、ほぼ同じ速度で転がりつづける。摩擦があるので、しだいに減速していき、最終的には止まる。
なにも、ボールのように転がる物質でなくても、たとえば、ドライアイスをなめらかな床の上に置いて、ドライアイスをおし動かすと（ゴム手袋をすること。けっして直接はさわらないように）、しばらくドライアイスはそのまま同じ速度で進みつづける。
これは、ドライアイスが出る気体（二酸化炭素）が、床とドライアイスのあいだに入りこむことにより、摩擦が減るからである。
ドライアイスにかかる力には、重力と抗力があるが、それらの力の方向はどれも、運動の方向とはちがう方向である。
なので、また、ドライアイスにかかる力の合力はゼロである。つまり、図のように摩擦のない水平面の上ですべる物体では、図のように重力と抗力の合力はゼロである。
さて、このように、滑りやすい物体を、地面に滑らせ、その様子を観察する実験を行なう。このとき、物体は向きも速さも変えずに動き続ける。この様な運動を等速直線運動と呼ぶ。
運動している物体は、受けている力の合力がゼロである場合、向きと速さを変えずに運動を続ける（静止状態も「速さ0の運動」としてこれに含まれる）。この法則を慣性の法則という。
理科では、物体に力を加えて、その力の向きに動かしたとき、仕事（英語: work）をしたという。
仕事は、力の大きさと力の向きに動いた距離との積のことである。
単位時間あたりにする仕事を仕事率（英語: power）という。
仕事率の単位は, 仕事の単位を時間の単位で割ったものである。仕事の単位としてJ (ジュール)を用い, 時間の単位として秒を用いた場合の仕事率の単位は J/sとなり, これはW(ワット)という名前がついている。
動滑車やてこなどの道具を使った場合、物体を動かすのに必要な力は小さくなるが、力をはたらかせる距離は大きくなり、仕事は道具を使わない場合と変わらない。このことを仕事の原理'という。
仕事の概念を用いて、物体のもつ位置エネルギーが計算できる。
質量Mの物体の重さは、重力加速度をg(≒9.8 m/s2)とすれば、Mgなので、位置エネルギーの基準を地面を0とすれば、地面から高さhにある物体の位置エネルギーUは、
となる。たとえばM=2 kg, h=3 mの場合, 位置エネルギーは,
となる。ここで、kg m2/s2 という単位は、Jという単位と同じである。
機械の能力をしりたい時、単位時間あたりにどれだけの仕事ができるかを知りたいときがある。
たとえば、モーターを使うときなど、そうだろう。
そこで、仕事率が、次の式で定義されており、その単位はワット（記号: W）である。
1秒間に1J（ジュール）の仕事をするのが、1W（ワット）である。つまり、W（ワット）はJ/s（ジュール毎秒）と同じ内容であるが、習慣的にWと書くのが一般である。
仕事率の単位の「ワット」（記号 W）は、電力の単位の「ワット」(記号 W)と同じ単位である。
もし読者がすでに「エネルギー」という量を習ってれば、ワット（W）とは、1秒間あたりに使われるエネルギーの大きさを表す単位ことである。
滑車（かっしゃ）とは、中央に1本の軸を持つ自由回転可能な円盤（索輪）と、その円盤（索輪）を支持して他の物体に接続するための構造部とで構成される機構であり、円盤（索輪）外周部に接する棒状物または索状物の方向を案内する目的のほか、索状物の張力を他の物体に伝達したり　索状物へ張力を与える目的に用いる器具である。
ロープ、ケーブル、ベルト、あるいは鎖などの柔軟性を持った索状物を円盤の周囲にかけて使う場合には、円盤外周に沿って2つのフランジとその間に溝を設けて索状物が逸脱しないようにするのが一般的である。力の方向を変えたり、引張力を伝達するだけではなく、機械的倍率を向上させるのにも多用されている。5種類ある単純機械の1つである。英語では複数の滑車を組み合わせた装置を "block and tackle" と呼ぶが、日本語では「滑車装置」あるいは「複滑車」「組み合わせ滑車」などと呼ぶ。
滑車には取付方法により二つの呼称がある。
滑車装置の最も単純な理論では、滑車と線（ロープ）に重さがないと仮定し、摩擦によるエネルギー損失もないと仮定する。また、引っ張っても線は伸びないと仮定する。
平衡状態では、動滑車にかかる力はゼロとする。すなわち、動滑車の軸にかかる力は両側の線に等しく分散して伝わることを意味する。これを示したのが図1である。線が平行でない場合でもそれぞれの線の張力は等しいが、方向が異なるためベクトルとして表した力の総和がゼロになる。
次に、錘（負荷）の重量とそれが移動した距離の積は、線を引っ張る力（張力）と引っ張った長さの積に等しい。持ち上げた重さを引っ張った力で割った値が滑車装置の機械的倍率である。
このように、滑車装置は、なされる仕事（しごと）の量を変化させない。仕事は、力と距離の積である。滑車は力が少なくて済む代わりに、距離を犠牲にしている。少ない力で負荷を持ち上げることができるが、所定の高さまで持ち上げるにはより長く引っ張る必要がある。
図2では、動滑車によって重量 W を半分の力で持ち上げることを可能にする。力（図1の赤い矢印）は線の両側に等しくかかり、その一方は天井に固定されている。この単純な装置では、力の方向と重量が移動する方向は同じである。この場合の機械的倍率は2である。重量を引き上げるのに必要な力は W/2 だが、所定の高さまで引き上げるのに2倍の長さの線を引き上げる必要がある。したがって、全体としてなされる仕事（力×距離）は同じである。
図2aでは2つ目の滑車（定滑車）が追加されており、単に力の方向を反転させている。機械的倍率は変化しない。
定滑車を追加することで機械的倍率を向上させることもできる。図3では、定滑車を追加することで機械的倍率が3になっている。それぞれの線の張力は W/3 で、それぞれの滑車の軸にかかる力は 2W/3 である。図2aのようにさらに定滑車を追加することで力の方向を反転させることができるが、機械的倍率は変わらない。それを図3aに示す。
このように理想的な滑車を追加していけば、機械的倍率をどんどん向上させることができる。実際には滑車を増やせばその重量もかかるし、摩擦も増大する。したがって、現実の滑車装置には使用可能な滑車数の限界がある。図4aには機械的倍率が4の滑車装置を示している。天井への固定箇所がまとめられ、動滑車が1つの軸でまとめられた実用的な実装を図4bに示す。
滑車がすくない方が効率がよい場合もある。複滑車ではそれぞれの滑車やロープにかかる力が分散される点が最大の利点であり、それによって滑車やロープの耐えられる荷重を抑えつつ、大重量を持ち上げることができる。組み合わせ方によっては、滑車やロープにかかる力がそれぞれの場所で異なることもある。block and tackle では基本的にロープは1本であり、定滑車と動滑車をそれぞれ同じ軸に実装可能という利点がある。
図のように、傾き θ の斜面があるとしよう。計算の簡単化のため、斜面は滑らかであるとして、摩擦は無いとしよう。
また、0° ＜ θ ＜ 90° としよう。
この場合、物体を鉛直方向に h［m］ だけ高い場所に上げる仕事を計算しよう。
まず、物体を動かすのに必要な力は、斜面を用いた場合、図から分かるように、
である。
しかし、高さhまで上げるために必要な、斜面の距離は、
である。
結局、仕事 W は
となり、仕事は同じである。
すでに、物体の運動は、物体に力が働いたときだけ変化することを見た。ここでは、物体を運動させたり変化させたりすることができる量を、その物体が持つエネルギーと呼ぶ。運動している物体は、それが静止しているボールなどの物体に衝突することによってボールを動かせるので、運動する物体もエネルギーを持っている、運動している物体の、運動によるエネルギーを 運動エネルギー（うんどうエネルギー、kinetic energy） という。
さまざまな実験の結果によると、物体の運動エネルギーの公式は、 物体の速さを v ［m/s］とし、その物体の質量を m ［kg］としたとき、その物体の運動エネルギーをK［J］とすると、運動エネルギーの公式は
である。
このように、運動エネルギーは、速さの2次式になる。
なので、たとえば、自動車が時速30kmで走行しているときと、時速60kmで走行しているときとでは、速度が2倍になってるので、運動エネルギーは4倍になっている。
これが、自動車でスピードの出しすぎが危険な理由のひとつである。
運動エネルギーを考えるときには物体の速度の大きさだけに注目し、速度の方向は考えないことに注意が必要である。ここで、あるエネルギーを持った物体は他の物体に衝突することで、持っているエネルギーを衝突した物体に与えることが出来る。このように、ある物体が持つエネルギーは他の物体に与えることが出来る。
いっぽう、物体の衝突の際には、音が発生することがある。音は上で述べた通り空気の振動であるので、空気自身も振動を行なうために、速度を持たなければならず、エネルギーを持つことがわかる。この時には、もともと物体が持っていたエネルギーは、他の物体に移っただけでなく、音として放出されたということが出来る。
このように、ある物体が持っているエネルギーは、他の物体のエネルギーになることや全く違った種類のエネルギーとなることが知られている。エネルギーの種類としては、運動エネルギー（うんどうエネルギー）、位置エネルギー（いちエネルギー）、電気エネルギー（でんきエネルギー）、熱エネルギー（ねつエネルギー）などがある。
ふりこの運動では、位置的な高さがいちばん高い状態になったとき、速度が0である。いっぽう、高さの一番ひくい状態のとき、速度が最大の状態なので、運動エネルギーも最大である。
これは、一番高いときと低いときとの位置エネルギーの差が、運動エネルギーに変わった事と、同等である。
ふりこは、もし摩擦や空気抵抗（くうきていこう）を無視すれば、振り子はずっと振れつづけるので、振り子はいちばん高さの高い状態と低い状態とを何度もずっと 交互（こうど）に くりかえしつづける。
この振り子の動きについて、高さ最大の状態と速度最大の状態とのくりかえしの現象（げんしょう）を、エネルギーの考えから見れば、つまり、位置エネルギーと運動エネルギーは、交互に移りかわることができる。
そして、エネルギーの形が位置エネルギーから運動エネルギーに変化しても、あるいは運動エネルギーから位置エネルギーに変化しても、両方のエネルギーを足し合わせた和（＝ 位置エネルギー ＋ 運動エネルギー ）は、変化しない。
ある物体について、位置エネルギーと運動エネルギーとの和を、力学的エネルギーという。
つまり、ある物体について、その物体の力学的エネルギーを式で書けば、
である。
そして、摩擦などによる損失を無視すれば、力学的エネルギーがつねに一定であるという法則のことを力学的エネルギー保存の法則と呼ぶ。
遊園地にあるジェットコースターは、力学的エネルギーにおける、位置エネルギーと運動エネルギーのうつりかわりを利用している。そのため、ジェットコースターは、高い位置にきたときはコースターの速度がゆっくりであり、低い位置にいるときほどコースターの速度が大きい。
なお、コースターが始めに高い場所にのぼる時には、モーターによって、その高さまで上げられる。
バネなども、振り子のように、速度最大の状態と、速度0の状態とをくりかえし、交互に運動をしつづける。
バネなどのような、力を加えると伸びるが、手を離すなどして力をのぞくと元の長さに戻る性質を、弾性（だんせい）というのであった。
そして、バネのように弾性のある物体にたくわえられたエネルギーのことを弾性エネルギーという。
弾性エネルギーは、以上の説明で述べたように、位置エネルギーと似た性質がある。（※ 検定教科書によっては、弾性エネルギーを、バネの場合の位置エネルギーである、として見なす場合もある。）
エネルギーには、運動エネルギーや位置エネルギーのほかにも、さまざまな形態がある。
たとえば、光のエネルギーや、熱のエネルギーなど。
そして重要なこととして、ある種類のエネルギーは、別の種類のエネルギーに変換されることがある。
たとえば、太陽からの光のエネルギーにより、水が加熱され、水蒸気とり、上空で雲となれば、
それはつまり、光のエネルギーが、上空にある雲としての位置エネルギーに変換されたことになる。
さらに雲が雨をふらせば、その落下する水滴の一部はダムに蓄えられる。
そして、そのダムの水の落下する力学的エネルギーによって、発電用タービンをまわし、こんどは電気エネルギーに変換されてゆく・・・・。
自然現象にかぎらず、工業製品でも同様である。たとえば電気ストーブは、電気を熱にしている。いっぽう、火力発電では、火の熱を使って電気を発電する。
このように、電気エネルギーと熱エネルギーも、相互に変換できる。
生命現象でもエネルギーは変換されてゆくのは同じで、植物などのエネルギーも、もとをたどれば、太陽光の光エネルギーである。動物や植物の生き物の体のなかでも、さまざまな化学反応が起きているわけであり、物質のもつ化学エネルギーを利用しているわけである。
このように、エネルギーは、変換されてゆくことがある。
熱も、蒸気機関車などを考えれば分かるように、エネルギーを持っている。熱のもっているエネルギーを熱エネルギーという。
しかし、高温の物体を放置しておくと、しぜんに、まわりの物に熱を伝えてしまい、その物体は温度が下がっていって、最終的には、その物体は、まわりの環境と同じ温度になる。
このように、熱エネルギーは、まわりに散らばっていきやすい。
このように、熱エネルギーは、運動エネルギーや位置エネルギーとは、ちがう性質があるので、熱エネルギーは、力学的エネルギーには含めない。
熱エネルギーの理科の実験では、耐熱フラスコに入れた水を沸かして蒸気にして、その蒸気の力で、小型の風車をまわしたり、あるいはピストンのシリンダーを動かす実験などがある。
(※ あぶないので、ひとりでは実験しないこと。学校などで実験するさいも、やけどをしないように注意のこと。)
なお、物がこすれる現象である摩擦（まさつ）によって、熱エネルギーが発生する。
摩擦が起こるには、前提として、その物体が運動する事が必要である。つまり、摩擦が起こるには、前提として、運動エネルギーが必要である。
そして、摩擦によって熱エネルギーが発生するということは、つまり、運動エネルギーが摩擦によって熱エネルギーへと変化した事になる。

ある物体に、日光などの光が当たると、その物体が熱くなるように、光は、その光を受けた物体に熱エネルギーを与える。
ということは、光そのものも、エネルギーを持っていることになる。
光のエネルギーのことを光エネルギーという。
物体が何かにぶつかったとき、音が出る。
これは、運動エネルギーが失われたぶん、音に変わったことになるから、つまり、音もエネルギーである。
音のエネルギーのことを「音エネルギー」などという。
音とは空気の振動であるので、つまり、物体の運動エネルギーが、空気の振動のエネルギーへと変わったことになる。
わたしたちの耳が音を感じる仕組みは、耳の中にある鼓膜（こまく）があるが、空気の振動が鼓膜につたわり、そして鼓膜が振動するから、である。
さて、音をテープレコーダーなどに録音するマイクの仕組みは、マイクの中に、空気の振動をうけて振動しやすいような部品が、集音（しゅうおん）をするための部品として取り付けられている。マイクの、その集音をするための部品が振動することによって、その部品の位置がわずかにズレるので、マイク内にある電気回路での電気の流れやすさが変わる。
この、マイク内の電気回路での電気の流れやすさが、空気の振動によって変わることを利用して、マイクは音を感じ取り、テープレコーダーなどに録音している。
また、スピーカーなど音を発生させる機械は、そのスピーカーなどの内部に電気で振動する部品が入っている。スピーカー内の部品を振動させることで、空気を振動させ、音を発生させている、という仕組みである。
電気モータや、電気で動くオモチャのクルマなどを考えれば分かるように、電気によって運動エネルギーを発生させる事ができる。
また、静電気によって、髪が逆立つ（さかだつ）などの現象から分かるように、電気によって位置エネルギーを発生させる事ができる。
つまり、電気そのものも、エネルギーを持っている。電気のエネルギーのことを電気エネルギーという。
白熱電球（はくねつでんきゅう）や蛍光灯（けいこうとう）などの照明（しょうめい）の家電（かでん）などのよう、電気を流すことによって、光が出ることもある。
つまり、電気エネルギーによって、光を発生させられる。
また、磁石をもちいた、理科実験でもよくある発電の方法では、磁石を運動させる必要があるので、つまり、この発電方式では、運動エネルギーが必要である。
火力発電では、蒸気をわかして、その蒸気の力でタービンを回し、タービンに取り付けられた磁石のような物質を運動させている。つまり、火力発電は、熱エネルギーをもとにして、電気エネルギーを発電している。
さて、太陽電池を考えればわかるように、光エネルギーをもとに、電気エネルギーを取り出すこともできる。
化学反応によって、ある物質が高温になったり、逆に低温になったりする。つまり、化学反応によって、その物質の熱エネルギーの量が変わったことになる。
また、化学反応の結果、光が出る場合もある。
わたしたち生き物の食事も、胃や腸などでの消化（しょうか）や栄養の吸収などによって、食品を体内で化学反応させて、食品のもつエネルギーの一部をもとに、熱エネルギーをつくり出している。そのため、生き物は、体温を持っている。
白熱電球をつけるとき、その電球に与えられた電力の多くは熱に消費されてしまう。
つまり、白熱電球をもちいて、電気エネルギーを光エネルギーに変換したいという目的なのに、目的外の熱エネルギーに多くのエネルギーが使われてしまう。
このように、機械や工業製品などをもちいてエネルギーを変換するとき、いくらかの割合が目的外の種類のエネルギーに変換されて消費されてしまう。
白熱電球では、電球に与えた電気エネルギーの90%以上は熱エネルギーとして消費されてしまう。残りの約10％だけで、電球は光を出しているのである。
いっぽう、蛍光灯では、同じ明るさにしたいとき、白熱電球より電力を小さくできる。
さらに、LED電球では、同じ明るさにしたいとき、蛍光灯よりも消費電力を小さくできる。
このようにLEDや蛍光灯は、白熱電球よりも変換効率が高い。
また、LED電球は、同じ明るさの白熱電球や蛍光灯と比べて、あまり熱くならない。（※ かといって、さわってヤケドをしないように。興味があって実験したいなら、放射温度計や赤外温度計などで調べると安全だろう（推測）。直接はLEDにさわらず、LEDの明かりをオフにしてから、放射温度計などで調べるといいかもしれない。）
このLEDの温度上昇の少なさから、確かにLEDでは、光に変換される効率が高いことが分かる。
投入されたエネルギーの対して、利用できるエネルギーの割合を、効率（こうりつ）という。
白熱電球はエネルギー変換の効率が悪いことから、日本では近年、白熱電球が廃止されていき、LED電球などへの切り替えが進んでいる。
エネルギーを使った機械には、力学的エネルギーを使った機械のほか、電気エネルギーを使った機械や、化学エネルギーを使った機械などいろいろな機械があるが、どんな機械であっても、熱エネルギーが利用しないのに発生してしまう。
また、熱に加えて、さらに音などの振動エネルギーとして、エネルギーが利用されずに放出される場合もある。（※ 東京書籍の教科書）
※ 熱の伝わりかた などについては『中学校理科 第1分野/熱と温度』で説明した。
物体を地面から離して速度は付けずに落下させた場合、手を離した直後の初速度は秒速0m/sだが、障害物などがなければ、1秒後は約9.81m/sの速度になっており、2秒後は約19.6m/sの速度になっており、3秒後は約29.4m/sになっており、・・・というふうに1秒ごとに約9.81m/sずつ速度が増していく。地面に当たるまで、このような加速を続けていく。
このような、障害物などが無く、落下を続けていく落下運動を自由落下（じゆうらっか、free fall）という。
また、速度の変化率のことを加速度（英語: acceleration、アクセラレーション）という。
自由落下する物体は、重力によって、鉛直方向の下向き（つまり地面に向かう向き）に、一定の加速度 g （=約9.81m/s2）で加速するので、この重力による加速度を重力加速度（じゅうりょくかそくど）という。
重力加速度の記号は、一般に小文字の g で表す。
地球上での重力加速度 g の大きさは、約9.81m/s2である。
これは地上での重力による加速度なので、月面では1/6倍になることに注意せよ。
また、無重力下では重力加速度はゼロ（ 0 m/s2）になる。
加速度の単位はm/s2であり、速度の単位のm/sとは異なることに注意せよ。
加速度の単位の意味は、一秒あたり（= 1/s ）の速度 m/s の変化率なので、
となる。
また、加速度が一定の運動を、等加速度運動という。自由落下は等加速度運動の一つの例である。
自由落下の重力加速度は、どの物体に対しても共通である。
羽毛や紙などの軽い物を落下させた時にゆっくり落ちる現象があるが、この現象は、空気による抵抗である。実際に、実験で、真空にした透明容器内などで羽毛や紙などの落下をさせると、金属などと同じ落下速度で落ちることが、実験的にも確認されている。
空気による運動への抵抗を空気抵抗（くうきていこう、air resistance）という。
パラシュートなどを考えればわかると思うが、質量に対して幅が大きい物は、空気抵抗を受けやすい。
紙や羽毛などが空気抵抗を受けやすいのも、パラシュートなどと同様の仕組みである。
（なお、真空を作る実験は、真空ポンプなどを用いることになるが、ポンプの使用法に関する専門的な知識が必要なので、中学生には実験が難しいので、行わないほうがいいかもしれない。もし真空での落下実験に興味があれば、映像教材などを学校の先生に見せてもらうか等をしてください。）
ボールなどを斜め上向きに投げたら、どういった軌跡を描くだろうか。空気抵抗は考えないとする。投げたボールにも重力は働くので、上向きの速度が少しずつ減速していく。しかし横向きの速度成分は重力の方向とは別方向なので、横向き成分は変化をしない。
結果的に投げたボールは鉛直下向きに加速していくので、右図のような軌跡を描く。
このような、物体を投げた時の軌跡を、放物線（ほうぶつせん、parabola、パラボラ）という。


石炭、石油、天然ガスを化石燃料（英語: fossil fuel、ファーソル・フューエル）という。これら化石燃料は、一般に地中に埋蔵されていたものを採掘して得られる。埋蔵量が限られている資源である。
これら石油・石炭・天然ガスは、大昔に死んだ生物の死体や残骸などの有機物が、地中にうずもれたまま、長い年月の間に化学変化をしてできたものである。なので、化石燃料は埋蔵量が限られている。
電気の主な発電方法は、火力発電、原子力発電、水力発電である。これらの3種類の発電では、いずれも共通して、回転羽根を持ったタービン（羽根車）を回して発電している。タービンに永久磁石が取り付いており、その磁石がタービンと一緒に回転することによって、電磁誘導によって発電をしている。
「火力」や「水力」や「原子力」とは、タービンの回転力を得る方法の種類である。
火力発電では、火力により水を熱して蒸気にさせることで、その蒸気圧によって、タービンを回転させている。蒸気は回収して冷却して再利用するので、これらの発電所の立地は、一般に冷却水が入手しやすい海岸沿いにあることが多い。
原子力発電も、核分裂を行う物質が発生する熱により、水を熱して蒸気にしていることで、タービンを回す力を得ている。
原子力発電は、名前が「原子力」なので、てっきり、たとえば電池から電気が出るように原子核そのものから電気が出るのかと誤解されやすいが、そうではない。原子力発電における原子力も、火力発電での火力と同様に、蒸気を沸かすための熱源に過ぎないのである。
いっぽう、水力発電では、高所にダムなどを作り、高低差を利用して、水を高所から低所に流す間の地点にタービンの羽根を置くことで、タービンを回している。
火力発電に使われる石油（英語: petroleum,ペトロリアム）は、化石燃料の一種であるため、無限に使い続けることはできない。さらに、原子力発電で用いられる放射性物質（英語: radioactive substance）も、有限の地下資源であり、無限に手に入るわけではない。
また、原子力発電には放射性廃棄物の処分方法をめぐる、未解決の問題もある。
なお、この他にも、太陽光発電や風力発電など、発電方式は多くある。
なお、太陽光発電は、ある種の半導体に光を当てると電圧が発生し電池（※注意　化学電池ではない）になる光電池を利用した発電である。
光電池に当てる光を太陽の光にすれば、太陽が存在する限りは、地球が滅ばなければいつまでも発電できる。
なお、太陽光発電と、太陽熱発電とは、別の発電方法である。太陽熱発電は、太陽光を浴びた物質の熱を利用した発電であり、一般に光電池は利用しない。
現在の文明は大量のエネルギー資源を消費しており、そのため人類は、現在の大量消費の生活を続けることはやがて不可能になると考えられる。現在でもエネルギー資源の保護を考えた議論も進んでいるが、いまだ明確な結論は出ていない。実際にはこの議論は結論が出る類の議論ではないので、各国が妥協をくり返すことが現実的な解決策となるかもしれない。
火力発電では、蒸気を液体にもどすため、冷却水の流れる復水器によって、蒸気を冷却しているのであった。
そして、その復水器のなかの水は、蒸気によってあたためられるので、熱をもつ。
この復水器の中の水の熱は、タービンをまわすほどの力は無くても、お湯をわかすなど別の用途には、じゅうぶん使えるほどの熱をもっている。
そこで、この熱をそのまま放水路に流すのではなく、給湯や暖房などのエネルギー源として利用すれば、エネルギーが有効に利用できそうである。
しかし、発電所で、かりに、排熱を利用して、お湯をわかしても、お湯を住宅街などに届けるあいだに、さめてしまう。
ふつう、発電所は、住宅街などから、遠い場所にある。
なので、このような排熱による給湯のシステムは、発電所では、あまり行われていない。
しかし、工場や大型のビルなどで、自家発電をするときは、お湯の消費地が近くにあるので、発電のさいに生じる排熱を有効に利用できる。
そこで、工場や大型ビルなどで、自家発電をする設備のある場合は、さらに排熱をつかって、お湯をわかして活用するシステムのある場合もある。
このように、発電などのさいに熱を発生する機関で、その熱をほかのエネルギー源につかうシステムのことを コージェネレーション システム あるいは単に コージェネレーション という。（※ 「コージェネレーション システム」および「コージェネレーション」のともに検定教科書で紹介されている用語。）
つまり、コージェネレーションシステムを利用するには、消費地のちかくで発電する必要がある。
火力発電では、発生させたエネルギーのほとんどが排熱として捨てられてしまうため約35％くらいのエネルギーしか消費地で活用できないが、コージェネレーションではエネルギーを約70〜80％を活用できる。
また、一般の家庭でも、家庭用の燃料電池をつかって電気をつくるさいに、熱も発生するので、この熱でお湯をわかす事も可能であり、これが家庭用のコージェネレーションとして、実用化されている。
※ 原子力発電などは、単元『中学校理科 第1分野/放射線』で続けて説明する。


科学技術の発展によって我々の生活は多くの恩恵を受けている。しかし、科学技術は様々な問題をかかえていることにも注意する必要がある。
我々の生活は多くの先人達の知恵によって支えられている。ビルを建てることも電気を使うことも、物理学に支えられた近代的な技術がなければ不可能である。また、我々が用いている多くの素材は、化学の手法によって開発されて来た。このように、我々が用いている技術と知識に敬意を払い、科学技術の発展を支えていくことが望ましい。
水素などの陽極の燃料を、触媒を用いてイオン化させ、余った電子を取り出す電池。陽極の燃料が水素の場合は、陰極で酸素および回収した電子と反応し水になる。このような仕組みで、電気を取り出す装置を燃料電池（ねんりょう でんち）という。様々な方式の燃料電池がある。
水素ガスなどからエネルギーを取り出せる燃料電池（ねんりょう でんち）は、べつに発電方法では無い。電池は、発電した電力を蓄える装置でしかない。水素ガスを作るのに、べつの電力が必要になる。
陶磁器やガラスなどの、いわゆる「焼き物」のような、材料はセラミックスceramicsである。
セラミックスは一般的に耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れる。しかし衝撃荷重に弱い。
また圧縮荷重には比較的強いが、引張荷重には弱い。
セラミックスは共有結合によって結合した材料によって作った個体状の材料である。
セラミックは硬度がよく、プラスチックなどと比べて、硬い。高分子ではないので、ゴムとは違って伸びにくいし、曲がりにくい。傷がつきにくい。しかし、金属結合では無いため、延性がないので衝撃に弱くてもろい。また、成型が困難である。（高分子とは違い融点が高いためと、金属のような延性が無いためから。）
耐燃性が良く、セラミックスは高分子とも違い、燃えにくい。セラミックスは融点も高い。
水酸化アパタイトは、骨の無機成分である。
これとおなじ化学構造のセラミックで造った人工の骨は、生体と化学的に結合し、安定となる．
生体内で安定であり､生体に害を及ぼさない性質を 生体親和性 (せいたい しんわせい)などという．
さらに生体材料を生体に移植したときに、適切に移植すれば、骨組織などと化学的に結合する材料を生体活性材料などという．あるいは「生体活性がある」などという．
水酸化アパタイトは弱アルカリ性の物質である。酸には良く解ける．アルカリには難溶である．骨には65%の水酸化アパタイトが含まれている．
バイオガラスは多量の酸化カルシウムと燐酸を含むガラスである．骨組織との親和性に優れる．
水酸化アパタイト、バイオガラスはともに生体活性である。
アルミナは、生体内で耐食性があり､化学的に安定であり､また､生体に害を及ぼさないので人工骨などに用いられている．アルミナは生体内で骨組織とは化学結合を造らないので、生体活性はない。このような性質を生体不活性という。
化学結合を造らないので、体内に固定する場合には、ねじ溝などを作ることにより機械的に固定する。
自然界で、微生物などにより分解される樹脂を生分解性プラスチックという。
また生分解性プラスチックが、自然界で分解されることを生分解という。
分子構造の種類は、おもに、タンパク質のものと、ポリ乳酸とポリグリコール酸のものや、デンプンやセルロース、キトサンなどからつくられるものがある。
一般に、生分解性樹脂は親水性が高まるほど、生分解されやすくなる。
ポリアセチレンの導電率は半導体ほどである。ポリアセチレンは長い共役二重結合(きょうやく にじゅうけつごう)をもった化合物である。
一般に化合物の価電子は、共役二重結合の内部を動き回れる性質がある。（この共役二重結合を動き回れる価電子をπ電子という。）この共役二重結合とπ電子が半導体並みの導電率の理由である。
実用的な導電性ポリアセチレンには、さらに導電性を高めるため、添加物として、ヨウ素I2またはAsF6 が添加されている。ヨウ素もAsF6もそれ単体は、大した導電性を持たない。
このヨウ素などの添加によって金属並みの導電性を持つ。
単体では導電性を持たないヨウ素を添加して導電性が向上するのは、ヨウ素に電子が吸収されるからであり、である。ヨウ素の他に、Br2やFeCl2なども、電子を吸収する。これらの性質を電子吸引性という。また電子吸引性をもった化合物をアクセプターという。
NaやLiなどは電子を供与する物質であり、これらを添加することでも、ポリアセチレンの導電性を向上できる。
この電子を供与する性質を電子供与性と言い、また電子供与性のある化合物をドナーという。
この原理は、シリコン半導体などのドーピングの原理と似た原理である。
なので共役π電子系の導電性高分子でも、ドナーやアクセプターの添加を化学ドーピングあるいはドーピングという。
ポリアセチレンのシス型とトランス型とで導電性は異なる。トランス型のほうが導電性が大きい。
ポリアセチレンそのものの合成は、チーグラー触媒を用いてアセチレンガスと有機金属化合物から合成できる。
ポリアセチレンの他の高分子でも導電性樹脂の開発が進められている。
たとえばポリチオフェンやポリアニリンが有る。
それらも同様に、共役二重結合をもった導電性樹脂の場合は、導電の仕組みは共役二重結合によるものである。
スターリング機関というのを、ひょっとしたら技術科の資料集で習うかもしれない。
よく、自動車のモデルとして、スターリング機関を加熱して、エンジンに見立てるという教育がある。
では、加熱せずに、スターリング機関を（電力などで）運動させたら、どうなるのだろうか？
実は、冷却器になる。
これをスターリング冷凍機という。
そして、この冷却器の便利なところは、本格的なスターリング冷凍機なら、ー100℃くらいの、かなり低い温度まで冷却できる。
もちろん、超電導を起こすための絶対零度には、まだまだ及ばない。なので、「断熱消磁」（だんねつしょうじ）と言われる、別の技術で、絶対零度に近づける。
しかし、常温から、いきなり断熱消磁を行うのは効率が悪い。なので、断熱消磁を行う前に、まず先にスターリング冷凍機を用いて、冷却するのである。
この他、ある種類の赤外線センサーは、絶対零度に近いほど性能が良くなるので、このような極度の低温で性能を発揮する特殊なセンサーを冷却するのにも活用され、宇宙観測のための超高精度の赤外線センサーの冷却に、スターリング冷凍機が用いられている。
アクリル酸ナトリウムCH2=CH-COONaを架橋させた樹脂は、多量の水を吸収する。
給水の仕組みは、水が加わると、電離によってCOONa部分が、COO-とNa+に電離するが、このときイオンの増加により浸透圧が発生するので、水を吸収する。
また、COO-どうしは同種の電荷なので反発しあい、樹脂が膨張するので、膨張した隙間に水が入り込めるようになり、水を吸収する。
用途としては、紙おむつや保水剤などがある。
ダイオード(diode)という半導体素子はp極とn極とがあり、電気が流れるのは、p極に加えた電圧がn極の電圧よりも高い時だけである。それ以外の場合は電気が流れないので、交流から直流への整流などに用いられる場合もある。
他にも様々な用途がある。
ダイオードのうち、電流が流れた時にPN接合面が発光するものを発光ダイオード（はっこうダイオード）という。
ダイオードには過大な電流が流れると故障するので、回路には抵抗器を加えるのが一般である。
水晶に力を加えると、電気が発生することは昔から知られていた。
逆に、水晶に電圧をかけると、伸び縮みをする。たとえば上部に正、下部に負の電圧をかけると伸びるときは、逆に上部に負、下部に正の電圧をかけると、縮む。よって交流電圧をかけると伸び縮みを繰り返し、ふるえる。振動に伴って、音が出るので、ブザーとして使える。
水晶のように、力を加えると電圧が発生し、逆に電圧を加えると、ひずみの生ずる材料を圧電体（あつでんたい）という。
圧電体に力をくわえると電圧が発生する。ライターの着火素子に火花を出す仕組みや、ガスコンロの点火用の部品や、圧力センサーとして使われている。
アクリロニトリル CH2=CH-CN を重合させようとすると、CH2=CH-CN の二重結合の部分であるビニル基 CH2=CH-が、付加重合をして一重結合になることで、他の分子との結合が可能になる。
アクリロニトリルを付加重合させたものをポリアクリロニトリルという。ポリアクリロニトリルを主成分とした繊維をアクリル繊維という。
ポリアクリロニトリルは疎水性であり、染色しづらい。
そのため、ポリアクリロニトリル繊維に添加物として酢酸ビニル CH2=CH-OCOCH3 などを混ぜて、染色性を高める。
アクリロニトリルを窒素などの不活性気体中で、温度200℃ から段階的に温度を上げ 温度3000℃程度の高温で熱分解すると、炭素を主成分とする炭素繊維（カーボンファイバー）が得られる。炭素繊維は強度が優れている。
（※ 発展的記述です。けっして、「全部、おぼえよう。」なんてせずに、分かるとこだけ読み進めて言ってください。）
小学校の理科で習うような電気部品では、デジタルの計算機は、つくれません。
以下の真空管（しんくうかん）は、発展的記述である。電子部品の歴史の学習として読んでいただきたい。
コンピュータに計算させる部品には、今でこそ半導体ICを用いているが、1940年ごろのアメリカでは、真空管（しんくうかん）というを用いていた時代もあった。
電気回路の整流には今でこそ半導体ダイオードを用いているが、1960年ごろまでは、昔は、整流などに真空管を用いていた時代もあった。
そもそも半導体ダイオードの「ダイオード」の語源が真空管の一種の、２極(ダイ・オード) 真空管のことが由来である。
真空管（しんくうかん、vacuum tube）とは、ガラス管の中を真空（しんくう）にしたガラス管の中で、電源のマイナス極に結びついた電極と、電源のプラス極に結びついた電極を取り付け、マイナス極を熱することで電子を放電させることで電気をながすという、大きな電気部品です。
この２極真空管で、整流が出来ます。
２極真空管の整流の仕組みは、離れた陽極（ようきょく）と陰極（いんきょく）に大きな電圧差をかけ、このとき陰極に高温を加えると電子が放出するという、陰極線（いんきょくせん）を利用したものである。
そもそも陰極線（いんきょくせん、cathode ray、カソード・レイ）の発見そのものが、放電管では陰極からしか電子が放電されないという実験事実によるものです。
電子の放電は、マイナス極を熱したときにしか、おきません。プラス極を熱しても、電子は放電しません。
ちなみに熱すると電子が放出しやすくなるので、このような電子を熱電子（ねつでんし、thermo electron）という。熱すると熱電子が出やすくなる、この現象のことをエジソン効果（エジソンこうか,Edison effect）という。
電子の電荷（でんか）は、マイナスの符号であることに注意してください。電子がマイナスなので、電流の向き電子の動く向きとは反対になります。なので真空管での電流の向きは、陽極から陰極への向きです。
この陰極からしか電子が出ないという仕組みを使うと、電流を一方向のみに流す整流（せいりゅう）ができます。
整流によって、陽極から陰極へ電流が流れます。（電子は陰極から放出され陽極に到達する。）
この加熱するという理由から、真空管は耐久性に欠陥があった。また、小型化も難しかった。半導体ダイオードや半導体トランジスタの実用化後は、加熱の必要がなく、真空管を用いていた多くの電子部品で、耐久性の高い半導体部品へと置き換わることになった。
この真空管に、さらに、もう一本、マイナス極の近くに、金属の網状のグリッド電極を取り付けます。３本目の電極であるグリッド電極の電圧の大きさを変えると、陰極から放電される電子の量が変わります。３本目の電極の電圧をかえるのに流した電流の大きさ以上に、陰極からの電流の大きさを変えることができます。これによって、3極真空管には、少ない電流の変化を、大きな変化に変える 増幅（ぞうふく）が可能になります。（増幅といっても、べつに無から有の電流を作るわけでは無く、外部電源は必要になる。）
3極真空管は、半導体の実用化後は、半導体トランジスタ(transistor)に置き換えられていった。
陰極線が発見されたばかりのころは、まだコンピュータへの応用には、気づかれていませんでした。それから時代が変わって1940年ごろに、第二次大戦のため、アメリカでは高性能の計算機が必要になり、新型の計算機の開発が進みます。この時代に、陰極線を用いた真空管で計算機が作れる、ということが、気づかれます。
アメリカ軍は、真空管を用いた電子式の計算機の開発に、巨額の資金（しきん）を、つぎ込みます。
そうして、完成した電子計算機が、エニアック ENIAC というコンピュータです。
真空管は、陰極を加熱するという理由から、耐久性に欠陥があった。たとえば電球のフィラメントが焼き切れるように、真空管が熱で電極が焼き切れたりなどして、故障するということが多かった。
また、真空管は小型化も難しかった。

しばらく年月がたち、半導体という物質に、いくつかの物質をまぜると、一方向にしか電子が流れないという現象が発見されます。半導体の中を、一方向にのみ、電子が流れます。半導体素子（はんどうたい そし）での整流の発見です。
しかも、半導体により一方向に流すばあいは、真空管とはちがい、熱する必要がありませんでした。材料の中を電子がながれるので、放電をさせる必要もなくなります。
なので、熱で故障することが無くなります。おまけに加熱のためのヒータを取り付ける必要も無くなります。
また、３極真空管のように、３つの電極を作って、増幅作用があることなども発見されます。
半導体ダイオードや半導体トランジスタの実用化後は、加熱の必要がなくなり、真空管を用いていた多くの電子部品で、耐久性の高い半導体部品へと置き換わることになりました。
トランジスタの場合は、電極の端子が3つあり、それぞれエミッタ（emitter）、ベース（base）、コレクタ（collector）と言います。ベースに電圧が加わらないと、トランジスタのエミッタ-コレクタ間には電流が流れません。
このようにトランジスタでは、ベース電圧により、エミッタ-コレクタ間の電流のオン・オフを切り替えられます。この仕組みをトランジスタの スイッチング作用（スイッチングさよう,switching） と言います。
ICとは、集積回路（しゅうせきかいろ）とも言われ、数mmのチップに、電子素子（でんしそし）を、とても多く、つめこんだ部品です。コンピュータ部品にICが使われます。パソコンだけでなく、計算する機能をもっている「デジタル家電」（デジタルかでん）などの製品のほとんどに、ICは入っています。
IC産業や電子産業が、半導体（はんどうたい）産業と言われることもあります。ICの材料に、半導体（はんどうたい）という材料が使われることが多いからです。
半導体（はんどうたい）とは、電気の流しやすさが、電気を流す金属などの導体（どうたい）と、電気を流さないゴムなどの絶縁体（ぜつえんたい）とのあいだの、半分くらいの流しやすさの材料なので、半導体（はんどうたい、semiconductor,セミコンダクター）といいます。
元素のケイ素（元素記号：Si）であるシリコンなどが半導体です。
高機能のICの製造には、とても、お金がかかります。どれだけ多くの素子をICチップに多く組み込めるかで性能がきまるので、最先端の精密（せいみつ）技術を持った大企業でないと、製造も開発も、出来ません。
ICの配線の加工は、とても細かいので、手では不可能です。おもに、光を用いています。
たとえば写真の業界では、銀塩写真（ぎんえんしゃしん）は、光を用いて、化学反応を制御しています。半導体の製造でも、光を用いて、シリコンウエハにぬられた感光剤（かんこうざい）の化学反応を制御して、ICを作っています。
なので、半導体製造装置（はんどうたいせいぞうそうち）には、レンズなどの光学部品が、ついています。
シリコンウエハに、写真のように回路図をうつして、ICの配線をつくっているのです。
LSI（「エル・エス・アイ」、大規模集積回路）とは、ICの中でも、１つのチップの中の電子部品の数が、とても多いICです。