どーも、ききです。
今回は危険物乙4類の「物理・化学」の最低限覚える内容を簡単にまとめた記事です。
危険物乙4類の「物理・化学」の内容自体は中学レベルの難易度なので、上位資格の甲種と比較すると簡単に感じるかもしれませんが、長らく勉強から離れていた方は覚える事が多く乙4類試験の鬼門になる場合があります。
過去問は別途書籍で販売されており、そちらを見ながら勉強するのがベストだと思います（というか受験生ほぼ全員読んでいる
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過去に公開した危険物関連の記事はこちら「危険物の性質並びにその火災予防及び消火の方法」はこちらの乙4類の記事を確認してください。
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1. 物質の状態と変化
物質の三態と状態変化
| 状態変化 | 名称 | 説明 |
|---|---|---|
| 固体→液体 | 融解 | 固体が溶けて液体になる（例：氷→水） |
| 液体→固体 | 凝固 | 液体が固まる |
| 液体→気体 | 蒸発・沸騰 | 蒸気圧＝外圧のときに沸騰 |
| 気体→液体 | 凝縮（液化） | 気体が冷やされて液体になる |
| 固体→気体 | 昇華 | ドライアイスなど |
覚えるポイント
- 蒸気圧は温度が上がると増加
- 蒸気圧が大きい液体ほど揮発しやすい＝危険性が高い
- 常温で蒸気圧が高いもの → エーテル、ガソリンなど
あまり覚える必要はありませんが、空気中の水分を吸って溶ける現象を「潮解」、水分が蒸発して粉末になる現象を「風解」といいます。
2. 熱と温度
| 用語 | 内容 |
|---|---|
| 温度 | 分子の運動の激しさ |
| 熱量 | 温度を上げるために必要なエネルギー（単位：Jまたはcal） |
| 比熱 | 物質1gの温度を1℃上げるのに必要な熱量 |
| 潜熱 | 状態変化の際に吸収・放出される熱（温度変化なし） |
重要
- 水の比熱：4.2 J/g・℃（高い）
- 蒸発熱が大きい → 液体が蒸発するとき周囲の温度を下げる
ちなみに温度変化に必要な熱を「顕熱」といいます。
熱の移動については
- 伝導・・・熱が高温部から低音部に伝わる
- 放射・・・熱が直接伝わる
- 対流・・・気体や液体の熱の流れ
これらの熱の伝わり方は「熱伝導率」といい、一般的に電気を通しやすいものほど熱伝導率が高く熱が伝わりやすくなります。
逆に熱伝導率が低いと熱を貯めやすくなるので燃えやすいといえます。
3. 気体の性質（理想気体）
ボイルの法則
P₁V₁=P₂V₂（温度一定）
シャルルの法則
V₁/T₁=V₂/T₂（圧力一定）
理想気体の状態方程式
PV=nRT
重要定数
R = 8.31 J/mol・K
Tは絶対温度（K）＝摂氏温度＋273（例えば絶対温度0K＝-273℃となります）
熱化学式
熱量＝比熱×重さ×温度差
この式により熱量を大きくするためには
- 比熱を高くする
- 重さを重くする
- 温度差を大きくする
ちなみに発熱量はこちらの熱量×質量で求めます。
比重
比重＝質量÷同じ体積の水量
蒸気比重＝蒸気の質量÷同じ体積の空気
一般的に水（4℃の時）の比重は1となり、比重が一番大きくなります。
4. 燃焼の基礎
| 用語 | 内容 |
|---|---|
| 燃焼 | 可燃物＋酸素が化学反応して熱・光を発する |
| 可燃物 | ガソリン、エタノール、ベンゼンなど |
| 助燃物 | 酸素、過酸化水素、硝酸塩など |
| 発火点 | 自然に発火する温度（引火点より高い） |
| 引火点 | 火を近づけると引火する最低温度 |
| 燃焼範囲 | 空気中の可燃性蒸気の濃度で燃焼可能な範囲 |
覚える代表例
| 物質 | 引火点(℃) | 燃焼範囲(vol%) |
|---|---|---|
| ガソリン | -40 | 1.4～7.6 |
| 灯油 | 40 | 0.7～5.0 |
| ベンゼン | -11 | 1.2～7.8 |
| アルコール（エタノール） | 13 | 3.3～19 |
5. 酸化・還元
| 反応 | 内容 |
|---|---|
| 酸化 | 酸素を得る／水素を失う／電子を失う反応 |
| 還元 | 酸素を失う／水素を得る／電子を得る反応 |
代表例
- 鉄＋酸素 → 酸化鉄（錆）
- 一酸化炭素は還元剤（鉄鉱石の還元など）
酸・アルカリ
酸性かアルカリ性かはｐＨの値によって異なり、一般的には7より小さい場合が酸性、7より大きい場合がアルカリ性となります（7は中性）
乙4類では深く問われる事はありませんが、青色のリトマス紙を赤色にするのが酸性で逆に赤色のリトマス紙を青色にするのがアルカリ性となります。
今は気にしなくても良いですが、このｐＨの計算は上位資格の甲種で覚える事になります。
イオン化傾向
イオン化傾向とは電子を失って陽イオンになりやすいものを指しており、その大きさは
Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
で、これの覚え方が
貸そうかな、まぁあてにするな、ひどすぎる借金
貸（K）そうか（Ca）な（Na）ま（Ma）あ（Al）あ（Zn）て（Fe）に（Ni）す（Sn）るな（Pb）ひ（H）ど（Cu）す（Hg）ぎ（Ag）る借（Pt）金（Au）
良く問われる内容として、鉄を基準にして鉄の腐食を防ぐものを選ぶ事がありますが、その場合、鉄よりイオン傾向が大きいものを選びます（Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Znの範囲）
6. 化学反応式・燃焼反応
| 物質 | 代表燃焼反応式 |
|---|---|
| メタン | CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O |
| プロパン | C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O |
| ベンゼン | 2C₆H₆ + 15O₂ → 12CO₂ + 6H₂O |
| エタノール | C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O |
完全燃焼 vs 不完全燃焼
- 酸素不足 → 一酸化炭素（CO）やすすが発生
- COは毒性が高く、無色無臭
7. 静電気と爆発
- 可燃性液体の蒸気は空気より重い → 低い場所に滞留
- 流動・注入時に静電気発生 → 火花 → 引火の危険
- アース（接地）・静電気防止措置が必須
燃焼
自然発火する物質は多数ありますが、セルロースだけは覚えておきましょう。
燃焼の種類は4種類あり
- 蒸発燃焼
- 分解燃焼
- 表面燃焼
- 分解燃焼
基本的に乙4類の危険物は蒸発燃焼となります。
8. 混合・分離・純度
| 用語 | 説明 |
|---|---|
| 蒸留 | 沸点の差で分離（ガソリン、エタノールなど） |
| 溶解 | 物質が液体に均一に溶ける現象 |
| 溶媒・溶質 | 溶かす側＝溶媒、溶ける側＝溶質 |
覚える例
- エタノールは水と任意の割合で混ざる
- ベンゼン・ガソリンは水に溶けにくい
この辺の暗記は物理・化学ではなく性消の範囲ですが、ついでに覚えておきましょう。
9. 危険物に関係する代表物質の性質（暗記必須）
| 物質 | 特徴・危険性 |
|---|---|
| ガソリン | 蒸気比重>空気、引火点-40℃、極めて危険 |
| 灯油 | 引火点40℃以上、蒸発しにくい |
| アセトン | 水に溶ける、引火点-18℃、揮発性高い |
| ベンゼン | 芳香族炭化水素、有毒、発がん性 |
| エタノール | 水に溶ける、飲用アルコール |
| 二硫化炭素 | 非常に引火性高い、蒸気比重重い |
✅ 試験対策アドバイス
- 「引火点」「燃焼範囲」「蒸気圧」など数値問題は暗記必須
- 「酸化・還元」「燃焼反応式」「気体法則」は基礎計算で頻出
- 「静電気」「温度と蒸気圧の関係」などは理解型問題で出やすい
まとめ
厳密にはまだ覚える事はたくさんありますが、特に重要な点を中心に解説しました。
特に物理・化学は得意不得意が分かれるので、苦手だと感じている場合は重点的に学習する必要があります（甲種は桁違いに難しいです）
試験前の確認としてサッと読める内容にしていますので、これから試験に臨む方は参考にしてみてください。
こちらの記事の内容はYouTubeshortでも公開しているので確認してください。
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