日本化学会

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高等学校化学で用いる用語に関する提案 (2)

2016年2月26日

化学用語検討小委員会

 公益社団法人日本化学会は教育現場である高等学校の化学で改善が求められ、しかも疑義を感じる用語について、もっとも適切な用語をまとめ、「高等学校化学で用いる用語に関する提案」をまとめましたので、ご報告申し上げます。

【概要】
教育・普及部門学校教育委員会に化学用語検討小委員会(委員長・渡辺正東京理科大学教授)を設置し、昨年3月、学校教育現場で問題となっている化学用語15語(高等学校化学基礎に収載されている語)について、「現状」「提案」「理由・背景」を記した「高等学校化学で用いる用語に関する提案(1)」をまとめ、公表致しました。
今回、主に高等学校「化学」に収載されている用語9、表現法1、法則名1の11の用語・表現法・法則名について、検討し、「高等学校化学で用いる用語に関する提案(2)」をまとめました。
学習者に過度な負担をかけずに教育効果が上がるよう①本来の意味が十分に伝わるか②大学で行われる教育・研究との整合性がよいか③国境なき自然科学の一教科として,国際慣行に合致するか、の3点を考慮致しました。

今後、高等学校化学教科書を刊行している教科書会社各社に反映していただけるよう協力を求めますとともに、機関誌「化学と工業」誌、「化学と教育」誌、ホームページなどに掲載し、周知を図る計画です。
報道各社におかれましても、問題の存在と提案を広く広報していただくとともに、報道、編集にあたって、ご配慮いただきたくお願い申し上げます。  日本化学会では弊会の提案が中高校化学教育の改善につながるよう願っております。

【経緯】
「化学と教育」誌論文に掲載された「昇華」の逆反応についての賛否両論が出ました。
これを契機に現在、中学校、高等学校で使用されている教科書に記載されている用語について調べたところ、疑義のある用語が多く、教育現場で問題となっておりました。この解決に日本化学会が「何をなすべきか」について文部科学省などとの協議、議論した結果、問題となっている用語について公式見解をまとめる必要があるとの判断に至りました。
このため日本化学会では化学用語検討小委員会を設置し、教科書会社へのアンケートなどで検討すべき用語を抽出し、パブリックコメントなどで広く意見を伺い、「化学基礎」に収載されている用語について「提案(1)」、「化学」に収載されている用語・表現法・法則名について「提案(2)」としてまとめたものです。

【提案内容】 ※本文・アンケート集計結果はhttps://event.csj.jp/form/yogo2/

  • (A) 変更(または不使用)が望ましい用語(7個)
    1.アルデヒド基(英語aldehyde group)
    【現状】高校教科書の大半は「アルデヒド基」としている(最近は「ホルミル基」を併記したものもある)。
    【案】「ホルミル基(英語formyl group)」とする。「アルデヒド基」は使わない。
    【理由・背景】IUPAC命名法(日本化学会命名法専門委員会『化合物命名法』,東京化学同人,2011年)が「ホルミル基」としているため,それに合わせるのがよい。
    【補足】有機化合物の分類と官能基等との対応を示すには,次のような表を使うのがよい(4.ケトン基 の項も参照)。
    おもな有機化合物の分類と官能基(結合)
    分類 官能基(結合) 化合物の例***
    アルコール ヒドロキシ基 -OH CH3OH
    フェノール類 C6H5OH
    エーテル (エーテル結合)-O- CH3OCH3
    アルデヒド ホルミル基  -CH=O CH3CHO
    ケトン カルボニル基** >C=O CH3COCH3
    カルボン酸 カルボキシ基 -COOH CH3COOH
    エステル (エステル結合)-COO- CH3COOCH3
    ニトロ化合物 ニトロ基 -NO2 C6H5NO2
    スルホン酸 スルホ基 -SO3H C6H5SO3H
    アミン アミノ基 -NH2 C6H5NH2

     官能基のC原子と結合するのはC原子でもH原子でもよい(他の分で官能基と結合するのはC原子に限る)。
    ** アルデヒドやカルボン酸、エステルの>C=O部分もカルボニル基に含めることがある。
    *** 一例を挙げたが,本小委員会が掲載を推奨するものではない。

    2.活性化状態(英語activated state)
    【現状】遷移状態を表すのに,日本の高校教科書だけで使われている。
    【案】「遷移状態(transition state)」に変更する。
    【理由・背景】化学には「活性化された状態」が多いため,一般社会でも専門家コミュニティでも誤解を招きやすい。大学で「遷移状態」を教わるとき,ほかの「活性化された状態」も「遷移状態」の類だと誤解しかねない。反応論の前に学んだ「遷移元素」と混同しないよう,教員が適切に補足すればよい。
    【補足】化学反応は,十分なエネルギー(「活性化エネルギー」に相当する)を得て遷移状態(反応物から生成物へ「移(遷)れる状態」)に達する...という説明になる。

    3.幾何異性体(英語geometric isomers)
    【現状】「幾何異性体」と「シス-トランス異性体」が(通常は両者の関係を説明しつつ)混在している。
    【案】「シス-トランス異性体(英語cis-trans isomers)」に一本化する。ただし,「シス-トランス異性体(幾何異性体)」のようにカッコ書きで併記してもよい。
    【理由・背景】高校化学の「幾何異性体」はシス-トランス異性体に限られる。

    4.ケトン基(英語ketone group)
    【現状】一部の高校教科書が,>C=Oを「ケトン基」と呼んでいる(正しく「カルボニル基」と書いた教科書は多い)。
    【案】>C=Oは「カルボニル基(carbonyl group)」とする。「ケトン基」は使わない。
    【理由・背景】IUPAC命名法(日本化学会命名法専門委員会『化合物命名法』,東京化学同人,2011年)が「カルボニル基」としているため,それに合わせるのがよい。(1.アルデヒド基 の項も参照)。

    5.光学異性体(英語optical isomer)
    【現状】多くの高校教科書には,「光学異性体」と「鏡像異性体」が(通常は両者の関係を説明しつつ)混在している。
    【案】「鏡像異性体」に一本化する。
    【理由・背景】「光学異性体」は,立体化学の概念が固まる前,「光学的性質の差」に注目して生まれた用語だといえる。IUPACはGold Bookでoptical isomerを「時代遅れの用語」とし,使わないよう強く勧告している。

    6.沸点上昇度・凝固点降下度(英語boiling-point elevation,freezing-point depression)
    【現状】高校教科書の多くでは,現象を「沸点上昇」,ΔTbを「沸点上昇度」と区別する。
    【案】「沸点上昇」,「凝固点降下」に統一する。
    【理由・背景】両者を用語的に区別した英語圏の教科書は見当たらない。

    7.両性元素(英語amphoteric element)
    【現状】高校でほぼ例外なく使われる。
    【案】「両性」は,両性を示す物質群の修飾語として使う。(例:両性金属,両性酸化物)
    【理由・背景】「両性」は物質の性質を表すため,「元素」と組み合わせるのは論理的におかしい。英語amphoteric elementの"element"は単体を指す("元素"と訳すのは誤り)。両性を示す単体(亜鉛,スズ,鉛,アルミニウム等)はどれも金属だから,用法として「両性金属」は正しい。

  • (B) 用法・使用範囲を見直すべき用語(2個)
    8.化 合
    【現状】[高校教科書]分解(水→水素+酸素)と化合(水素+酸素→水)に言及した教科書も少しある。 [中学教科書]例外なく「分解」と「化合(酸化は酸素との化合,など)」の二分法を強調している。
    【案】中学校では,単体どうしの反応だけに使用を限る。化合物(この用語に問題はない)は「2種類以上の原子からなる物質」だから,「化合物は化合により生じる」という記述をやめる。
    【理由・背景】中学校では酸化を「酸素との結合」に限るため,「鉄+硫黄→硫化鉄」は「化合」以外に表現できない。そのため,中学理科と,酸化還元が未習段階の高校化学から「化合」を即座に排除するのはむずかしいが,将来的には中学・高校に残すべきではない。

    9.二酸化マンガン,酸化マンガン(IV)
    【現状】中学教科書は「二酸化マンガン」(manganese dioxide)と呼び,高校教科書は(それを完全に排除して)「酸化マンガン(Ⅳ)(manganese(Ⅳ) oxide)」と呼ぶ。
    【案】両方の表記を認める(併記するか,脚注に記載)。
    【理由・背景】「二酸化マンガン」はIUPACも認める表記なので,排除する理由はない。

  • (C) 見直すべき表現法(1件)
    10.反応熱などの符号
    【現状】日本の高校では,N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g) + 92 kJのような表記を「熱化学方程式」と呼び,発熱を正値,吸熱を負値で表す。
    【案】(中長期的な視点に立てば)化学反応で出入りする熱は,エンタルピー変化 ΔHで表すのが望ましい。
    【理由・背景】大学の化学熱力学では ΔHを使うため,発熱・吸熱の符号が逆転する。日本の「熱化学方程式」は,古いPauling『一般化学』などの表記を引き継いだものだろうが,いま欧米では高校でもΔHを使い,日本と同じ表記法の教科書は見当たらない[反応式(N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) )とエンタルピー変化(ΔH = -92 kJ)のセットを"thermochemical equation"と呼ぶ]。エンタルピーを教える手間は増すものの,本件では大学への接続を主眼とするのが望ましい。
    【補足】意見募集では、直ちに変えるのは「時期尚早」との声も少なからずあったため,さしあたり教科書では,「発展的内容」などとして併記するにとどめるのもやむを得ないかも知れない。

  • (D) 変更が望ましい法則名(1個)
    11.質量作用の法則(英語mass action law,law of mass action)
    【現状】高校・大学でほぼ例外なく使われる。
    【案】意訳にはなるが,「化学平衡の法則」に変更する。
    【理由・背景】massの第一義は集団(第二義が質量)なので,「一定体積中の集団」=「濃度」の意味になる(文字どおりに訳せば「濃度作用の法則」)。かつて濃度を「活性質量」と表した名残だとしても,「質量」のままでは誤解を招きやすい。
    【補足】すでに「化学平衡の法則」を使っている高校教科書もある。

化学用語検討小委員会
委 員 長 渡辺  正(東京理科大学)
副委員長 下井  守(東京大学)
委  員 伊藤 眞人(創価大学)
     井上 正之(東京理科大学)                
     歌川 晶子(多摩大学附属聖ヶ丘高等学校)
     小坂田耕太郎(東京工業大学)   
     梶山 正明(筑波大学附属駒場中・高等学校)    
     柄山 正樹(東洋大学)
     下井  守(東京大学名誉教授)
     杉村 秀幸(青山学院大学)   
     西原  寛(東京大学)       
     渡部 智博(立教新座中学高等学校)   
オブザーバー                    
     後藤 顕一(国立教育政策研究所)