マグネシウムの燃焼シミュレータ：閉鎖と開放で質量はどう変わる？Burning Magnesium: How Does Mass Change in a Closed vs. Open Container?

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. ふたのない皿でマグネシウムを燃やすと、燃えた後の天びんの読みは燃やす前と比べてどうなると思いますか。If you burn magnesium in an open dish, how do you think the balance reading after burning will compare with the reading before?💡 燃えるときにマグネシウムと結びつくものが、どこから来るかを考えてみましょう。Think about where the substance that combines with the magnesium during burning comes from.
2. では、ふたをして中の気体も出入りしない容器で燃やしたら、天びんの読みはどうなると思いますか。Then what do you think happens to the balance reading if you burn it in a sealed container with a lid, so no gas can get in or out?💡 天びんにのっている物質全体が、反応の前と後で増えたり減ったりするかに注目しましょう。Focus on whether everything sitting on the balance gains or loses anything between before and after.

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態（「Mgの量」1.0 g、「容器内のO₂」0.5 g、モード：閉鎖容器（ふたのある容器））で「点火」を押し、灰色の Mg 原子と赤い O₂ 分子が結びついて白い MgO になる様子と、左の電子天びんの「反応前の読み」「反応後の読み」「変化」を見る。In the starting state ("Mg amount" 1.0 g, "O₂ in container" 0.5 g, Mode: Closed container (with lid)), press "Ignite". Watch gray Mg atoms and red O₂ molecules join to form white MgO, and read "Before", "After" and "Change" on the electronic balance on the left.
2. 右の結果パネルで「反応Mg」「結合O」「生成MgO」、未反応の量、「質量比 Mg:O」、原子数の表示を読み取る。In the results panel on the right, read "Mg reacted", "O combined", "MgO formed", the unreacted amounts, the "Mass ratio Mg:O", and the atom counts.
3. 「Mgの量」を 2.4 g、「容器内のO₂」を 2.0 g にして再び「点火」し、今度は何が余るかと天びんの読みを確かめる。Set "Mg amount" to 2.4 g and "O₂ in container" to 2.0 g, press "Ignite" again, and check what is left over this time and what the balance reads.
4. モードのチェックボックスをタップして「開放容器（ふたのない皿）」に切り替え（O₂ のスライダーは「空気中の酸素が使える」になる）、「Mgの量」1.5 g で「点火」して天びんの「変化」を読む。Tap the mode checkbox to switch to "Open dish (no lid)" (the O₂ slider becomes "O₂: from the air"), set "Mg amount" to 1.5 g, press "Ignite", and read "Change" on the balance.

3確かめようCheck

1. 閉鎖容器で Mg 1.0 g、O₂ 0.5 g のとき、天びんの読みはどうなり、何が余りましたか。In the closed container with 1.0 g of Mg and 0.5 g of O₂, what did the balance show, and what was left over?→ 反応前も反応後も 1.50 g で、変化は 0.00 g だった。酸素が足りず、Mg 0.75 g と O 0.50 g が結びついて MgO 1.25 g ができ、Mg が 0.25 g 余った。Both before and after it read 1.50 g, a change of 0.00 g. There was not enough oxygen: 0.75 g of Mg combined with 0.50 g of O to make 1.25 g of MgO, and 0.25 g of Mg was left over.
2. 閉鎖容器で Mg 2.4 g、O₂ 2.0 g のとき、何が余りましたか。In the closed container with 2.4 g of Mg and 2.0 g of O₂, what was left over?→ 今度は Mg がすべて反応し（O 1.60 g と結びついて MgO 4.00 g）、酸素が 0.40 g 余った。天びんは 4.40 g のまま変わらなかった。This time all the Mg reacted (combining with 1.60 g of O to make 4.00 g of MgO), and 0.40 g of oxygen was left over. The balance stayed at 4.40 g.
3. 開放容器で Mg 1.5 g を燃やしたとき、天びんの読みはどれだけ変わりましたか。その増加分は何の質量ですか。When 1.5 g of Mg was burned in the open dish, how much did the balance reading change? What is the increase the mass of?→ 1.50 g から 2.50 g へ +1.00 g 増えた。増加分は空気中から来て Mg と結びついた酸素の質量（結合O 1.00 g）と同じである。It went from 1.50 g to 2.50 g, an increase of +1.00 g. The increase equals the mass of oxygen from the air that combined with the Mg (O combined 1.00 g).
4. どの条件でも、結びついた Mg と O の質量比はどうなっていましたか。Under every condition, what was the mass ratio of the Mg and O that combined?→ いつも Mg:O = 24:16 = 3:2（1.50:1）だった。また、原子数の表示は反応の前後で変わらなかった。It was always Mg:O = 24:16 = 3:2 (1.50:1). The atom counts also stayed the same before and after the reaction.

4考えようThink further

1. 開放容器では質量が増えるのに、質量保存の法則が成り立っていると言えるのはなぜですか。Mass increases in the open dish, so why can we still say the law of conservation of mass holds?→ 反応前の天びんには空気中の酸素がのっていなかっただけで、反応に関わった物質（Mg＋結びついた O）の質量の合計は MgO の質量と等しいから。閉鎖容器のように関わる物質をすべて量れば、質量は変わらない。Before the reaction, the oxygen from the air was simply not on the balance. The total mass of the substances involved (Mg + combined O) equals the mass of MgO. If you weigh everything involved, as in the closed container, the mass does not change.
2. マグネシウム 3.0 g を空気中で完全に燃やすと、酸化マグネシウムは何 g できるでしょうか。If 3.0 g of magnesium is burned completely in air, how many grams of magnesium oxide form?→ Mg:O = 3:2 なので結びつく酸素は 2.0 g、酸化マグネシウムは 3.0 + 2.0 = 5.0 g できる（開放容器で「Mgの量」3.0 g にして確かめられる）。Since Mg:O = 3:2, 2.0 g of oxygen combines, so 3.0 + 2.0 = 5.0 g of magnesium oxide forms (you can check this in the open dish with "Mg amount" 3.0 g).

よくある誤解Common misconceptions

• 「物が燃えると灰になって軽くなる」——マグネシウムは酸素と結びつくので、燃えた後の物質は重くなる。"Things get lighter when they burn because they turn to ash" — magnesium combines with oxygen, so the product after burning is heavier.
• 「開放容器で質量が増えたのは質量保存の法則の例外だ」——外から入った酸素を量っていなかっただけで、法則は破れていない。"The mass increase in the open dish breaks the law of conservation of mass" — the oxygen that came in from outside just wasn't weighed; the law still holds.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)