公開: 2026-04-26乙4 物理化学

乙4の物理・化学とは？試験に出る論点を完全網羅ガイドで一気に整理

危険物取扱者乙種第4類（乙4）の「物理・化学」は、10問のうち6問正解（60%）が合格ラインの中で、最も得点が安定しにくい科目です。化学の専門知識ではなく、「燃える」「消す」「危険を防ぐ」という現場的な視点で問われるため、出題されるテーマは限られています。本記事では、試験に出る物理・化学の全論点を1本で見渡せる網羅ガイドとして整理します。

読み進めながら、対応する論点をO-PASSの物理・化学問題で解くと、暗記が一気に定着します。

1. 物理・化学の全体像

物理・化学で問われるテーマは、大きく次の8領域に分けられます。どれも「燃焼・熱・電気・消火」のいずれかに紐づく話です。

燃焼の3要素と燃焼形式
引火点・発火点・燃焼点の違い
燃焼範囲（爆発限界）
物質の状態と変化（物理変化と化学変化）
熱の移動と性質
静電気と火災
消火の4要素と消火剤
自然発火と粉じん爆発

出題は「これは物理変化か化学変化か」「この消火剤はどの火災に有効か」「燃焼範囲が広いほど〇〇か」という定義と性質を問う形式が中心。用語の正確な意味と、似た用語との区別が得点の鍵になります。

2. 燃焼の3要素

燃焼とは「熱と光を伴う急激な酸化反応」です。燃焼が成立するためには3つの要素が同時に揃う必要があります。

可燃物（燃えるもの）
酸素供給源（空気・酸化剤）
点火源（熱・火花・摩擦）

この3要素のうち、どれか1つでも取り除けば燃焼は止まる ─ これが消火の基本原理です。試験では「燃焼の3要素のうち1つでも欠けると燃焼しない」「可燃物・酸素・点火源を揃える」という形でよく問われます。「分解反応」と書かれていたら誤り（燃焼は酸化反応）です。

燃焼の形式

可燃物の状態によって燃焼の仕方は変わります。

蒸発燃焼: ガソリン・アルコールなど液体（第4類危険物の典型）
分解燃焼: 木材・紙・プラスチック
表面燃焼: コークス・木炭（炎を出さず赤熱して燃える）
内部燃焼（自己燃焼）: 第5類危険物（ニトロセルロースなど、分子内に酸素を含む）

第5類は分子内に酸素を含むため外部の酸素を遮断しても燃焼が止まらない─ これが「窒息消火が無効」と問われる根拠です。

3. 引火点・発火点・燃焼点

この3つの温度の定義を混同しないことが最重要です。同じ物質では必ず「引火点＜燃焼点＜発火点」の順になります。

引火点: 外部の火源（マッチ・火花など）を近づけたとき、一時的に燃え出す最低液温
燃焼点: 火源を取り去っても燃え続ける最低温度（引火点より数℃高い）
発火点: 火源なしで自ら発火する最低温度（最も高温）

覚えておきたい代表数値:

二硫化炭素引火点 −30℃ / 発火点 90℃（第4類で最低の発火点）
ジエチルエーテル引火点 −45℃
ガソリン引火点 −40℃以下 / 発火点約300℃
灯油引火点 40℃以上 / 発火点約220℃

頻出ひっかけは「灯油はガソリンより引火点も発火点も高い」という記述。正解は「引火点はガソリンの方が低いが、発火点は灯油の方が低い」─ 逆転している点に注意。

4. 燃焼範囲（爆発限界）

可燃性ガスや蒸気が空気と混ざって燃える濃度の範囲を燃焼範囲といいます。範囲の最低濃度を下限値、最高濃度を上限値と呼びます。

下限値が低いほど少量で燃えるので危険
範囲が広いほど燃える条件が成立しやすく危険
上限値が高いほど濃い蒸気でも燃え、範囲が広がるので危険

代表数値:

ジエチルエーテル 1.9〜48 vol%（範囲が非常に広い）
ガソリン 1.4〜7.6 vol%

ひっかけは「上限値が高いほど安全」という記述。逆で、上限値が高いほど範囲が広く危険です。

5. 物質の状態と変化

物理変化と化学変化

物理変化は「状態だけが変わる変化」、化学変化は「全く別の新しい物質が生成される変化」です。三態変化（固体・液体・気体）はすべて物理変化。

物理変化: 融解・蒸発・昇華・食塩を水に溶かす・ドライアイスの昇華
化学変化: 燃焼・腐食（さび）・中和・電気分解

ひっかけは「電気分解は状態変化なので物理変化」─ 誤り。電気分解は新しい物質が生成されるので化学変化です。逆に「ドライアイスの昇華は化学変化」も誤り（物質そのものが変わっていないので物理変化）。

蒸気比重と沸点

第4類危険物の蒸気はほぼすべて空気より重い（蒸気比重＞1）ため低所に滞留します。換気は高所だけでは不十分で、低所・くぼ地・排水溝に対策が必要です。

蒸気比重の目安は「分子量 ÷ 29（空気の平均分子量）」。沸点は外圧と蒸気圧が等しくなる温度なので、外圧が下がる（山の上）と沸点も下がります。

6. 熱の移動と性質

熱の伝わり方は3種類。なかでも熱放射（輻射）は真空中でも伝わる唯一の形態です。

伝導: 固体内部を伝わる（熱伝導率は固体＞液体＞気体）
対流: 液体・気体が動いて熱を運ぶ
放射（輻射）: 電磁波として真空中でも伝わる（隣接建物への延焼の主因）

比熱が大きい物質は温まりにくく冷めにくい。水の比熱は約4.2 J/(g・K)と非常に大きいため、水は冷却消火に優れます。断熱材に空気を含む素材が使われるのは、気体の熱伝導率が最も小さいためです。

7. 静電気と火災

静電気は電気を通しにくい不良導体（絶縁体）ほど蓄積しやすい性質があります。ガソリン・灯油などの第4類危険物は不良導体のため、静電気が溜まりやすく、放電火花が点火源になります。

静電気対策

接地（アース）: 最も基本的な対策
湿度を高く保つ（70%以上が目安）
配管内の流速を遅くする
綿素材の作業服を着用（合成繊維は静電気が溜まりやすい）

ひっかけは「湿度が低いほど静電気が逃げやすい」「合成繊維の作業服が安全」─ どちらも誤り。

8. 消火の4要素と消火剤

消火の方法は「冷却・窒息・除去・抑制」の4つに分類されます。

冷却消火: 水・強化液（温度を下げる）
窒息消火: 泡・二酸化炭素・乾燥砂（酸素濃度を15%以下に下げる）
除去消火: ガスの元栓を閉める・可燃物を撤去する
抑制消火（負触媒効果）: ハロゲン化物・リン酸塩類粉末（連鎖反応を化学的に断つ）

泡消火剤は窒息＋冷却の両方の効果を持ちます。水溶性液体（アセトン・メタノールなど）の火災には通常の泡が消えてしまうため、耐アルコール泡（水溶性液体用泡消火剤）を使用します。

頻出ひっかけ:

「油火災に棒状放水」 → 厳禁（油が飛び散り火災拡大）
「粉末消火剤の主効果は冷却」 → 誤り。主効果は抑制（負触媒効果）
「窒息消火は酸素濃度を21%以下に」 → 誤り。15%以下まで下げる

9. 自然発火と粉じん爆発

自然発火

自然発火は「発熱が放熱を上回り、熱が蓄積して発火点に達する現象」です。発熱の原因は次の通り。

酸化熱: 石炭・ゴム粉・乾性油（ヨウ素価が高い動植物油）
分解熱: ニトロセルロース・セルロイド
吸着熱: 活性炭・木炭
発酵熱: 干し草・堆肥
重合熱: アクリル酸など

熱が逃げにくい状態（積み重ね・断熱環境）で起きやすく、動植物油類ではヨウ素価130以上の乾性油（あまに油・桐油など）が最も自然発火しやすい。

粉じん爆発

可燃性粉じんが空気中に浮遊し、点火源で爆発する現象。粒子が細かいほど表面積が大きく、爆発しやすいという性質があります。

代表例: 小麦粉・アルミ粉・石炭粉・砂糖
不完全燃焼で一酸化炭素（CO）が発生
閉鎖空間（サイロ・坑道）で起きやすい
最初の爆発で堆積粉が舞い上がり再爆発する「二次爆発」に注意

10. 気体の法則・化学計算

試験で出る化学計算は限定的。覚えておくべき基本法則は次の3つです。

ボイルの法則: 温度一定なら、圧力と体積は反比例（PV = 一定）
シャルルの法則: 圧力一定なら、体積は絶対温度に比例
ボイル・シャルルの法則: PV/T = 一定

覚えておきたい数値:

水の電気分解で発生する体積比は水素：酸素＝ 2：1
不完全燃焼で発生するのは一酸化炭素（CO）／完全燃焼では二酸化炭素（CO₂）
体膨張率は気体＞液体＞固体

11. 頻出ひっかけパターン

引火点・発火点・燃焼点の定義を入れ替える
灯油とガソリンの引火点・発火点を逆にする
「燃焼範囲の上限が高いほど安全」と書く（逆で危険）
「電気分解は物理変化」「ドライアイスの昇華は化学変化」と書く（どちらも逆）
「湿度が低いほど静電気が逃げやすい」と書く（逆で蓄積）
「粉末消火剤の主効果は冷却」と書く（正しくは抑制）
「窒息消火は酸素濃度を21%以下に」と書く（正しくは15%以下）
「第5類は窒息消火が有効」と書く（分子内酸素のため無効）

まとめ：1本で全体像、深掘りは別記事で

物理・化学は「燃焼 × 熱 × 電気 × 消火」の掛け算で理解するのがコツです。本記事では全論点の見取り図を提示しました。実際に試験で差がつくのは、引火点・燃焼範囲・消火剤の対応など用語の定義と例外を正確に覚えているかどうか。

次回以降の記事では、本ガイドから「引火点・発火点・燃焼範囲の違い」「静電気と火災の仕組み」「燃焼の3要素と消火原理」を深掘り記事として展開していきます。並行してO-PASSの物理・化学問題を1問ずつ解きながら、暗記を定着させてください。

法令科目の網羅ガイドは乙4 法令完全網羅ガイドにまとめています。3科目を均等に得点できるよう、両ガイドを行き来しながら学習を進めましょう。