【無料】分子模型を3Dで作れるツール｜VSEPR理論・ニューマン投影式・R/S判定つき

「教科書の平面の図だけでは、分子の立体構造がどうしてもイメージできない」——化学を学んでいると、誰もが一度はぶつかる壁です。

そこで、ブラウザだけで分子模型を組み立てられる無料ツールを作りました。インストール不要・登録不要で、スマホでもパソコンでもそのまま使えます。

いちばんのこだわりは、結合角と結合距離を実測値どおりに再現していることです。メタンなら109.5°、水なら104.5°というように、原子を置けば自動的に正しい立体構造になります。さらに、大学の有機化学で必要になるニューマン投影式やR体・S体の判定にも対応しました。

分子模型ビルダー（無料・登録不要）

下の画面でそのまま動きます。まずは「見本」タブから好きな分子を選んでみてください。

画面が小さい場合は別画面で開くと使いやすくなります。データは端末内に保存され、外部に送信されることはありません。

このツールでできること

「無料の分子模型ツール」は他にもありますが、多くは球と棒をつなぐだけで、角度が正確でなかったり、大学レベルの機能が使えなかったりします。このツールは次の点にこだわりました。

基本的な使い方

分子を回す・拡大する

画面をドラッグすると分子が回転します。スマホなら指でなぞるだけです。拡大・縮小は、パソコンならマウスホイール、スマホなら2本指のピンチ操作でできます。

結合距離と結合角を測る

原子をタップ（クリック）すると選択できます。

• 原子を2つ選ぶ → 結合距離が pm 単位で表示されます
• 原子を3つ選ぶ → 結合角が表示されます（2番目に選んだ原子が角の頂点になります）

「メタンの H–C–H は本当に109.5°なのか」を自分で確かめられます。

自分で分子を組み立てる

「つくる」タブを開くと、原子を追加できます。

1. くっつけたい原子をタップして選ぶ
2. 元素ボタン（H・C・N・O など）を押す
3. 選んだ原子に、正しい角度で新しい原子がつきます

結合の種類は「単結合・二重結合・三重結合」から選べます。手が足りないときは自動で水素が外れるので、たとえばメタンの炭素に二重結合で酸素をつけると、そのままホルムアルデヒドになります。

水素を選んでから元素ボタンを押すと、その水素が置き換わります。 メタンの水素をひとつ選んで「Cl」を押せばクロロメタンです。

ベンゼン環をつくる

「つくる」タブの環のスタンプを使います。

• 何も選ばずに押す → ベンゼンがそのまま出てくる
• 原子を1つ選んで押す → その原子に環がつながる（トルエンなど）
• 隣り合った2原子を選んで押す → 環が縮合する（ナフタレンができる）

もう一度縮合させればアントラセンになります。3員環・4員環・5員環のスタンプもあるので、シクロプロパンやシクロペンタンも一瞬で作れます。

主な分子の結合角・結合距離 一覧

テスト前の確認用にまとめました。すべてツール内で実際に測定できる値です。

※ pm（ピコメートル）は 1 pm = 10^-12 m。1 Å（オングストローム）= 100 pm です。

なぜ水は104.5°で、メタンは109.5°なのか

どちらも中心原子のまわりに電子対が4組ある点は同じです。ちがいは非共有電子対（孤立電子対）の数です。

非共有電子対は結合に使われていないぶん、中心原子の近くに広がっていて、まわりの結合を強く押しのけます。そのため非共有電子対が増えるほど、結合角は正四面体の109.5°より小さくなります。

これがVSEPR理論（原子価殻電子対反発則）の考え方です。ツールの「非共有電子対」ボタンを押すと、電子対が黄色い雲として表示されるので、「どこが押しのけているのか」が目で見えます。

ニューマン投影式の使い方【大学の有機化学】

ニューマン投影式は、ある結合を真正面から見て、手前と奥の置換基の位置関係を表す図です。立体配座（コンホメーション）を学ぶときに必ず出てきますが、平面の図だけだと理解しにくいところです。

ツールでの出し方

1. 「見本」タブ →「大学の有機化学」からブタンまたはエタンを選ぶ
2. 軸にしたい結合の手前の原子 → 奥の原子の順にタップする
3. 「表示」タブからニューマン投影を選ぶ

ねじれ角が数値で表示され、その状態が重なり形・ねじれ形・アンチ形のどれなのかも判定されます。

覚えておきたい3つの形

ブタンの場合、両端のメチル基どうしが最も離れるアンチ形（180°）が最安定です。ツールで分子を回しながらニューマン投影を見ると、この関係が直感的につかめます。

R体・S体の見分け方【CIP順位則】

不斉炭素（4つの異なる基がついた炭素）をもつ分子には、鏡像の関係にある2種類が存在します。この2つを区別するのがR/S表示です。

判定の手順

1. 不斉炭素についている4つの基に優先順位をつける（CIP順位則）
2. 最も優先順位が低い基を、自分から見て奥に向ける
3. 残り3つを優先順位1→2→3の順にたどる
4. 時計回りならR体、反時計回りならS体

CIP順位則のルール

優先順位は次のように決めます。

• 原子番号が大きいほど優先（I > Br > Cl > S > O > N > C > H）
• 直接ついた原子が同じなら、その先についている原子を比べる
• 二重結合・三重結合は、その原子が複製されているとみなす（C=O は O が2つついているとみなす）

たとえば乳酸の不斉炭素なら、–OH > –COOH > –CH₃ > –H の順になります。–COOH が –CH₃ より優先されるのは、先についているのが (O, O, O) と (H, H, H) だからです。

ツールで確かめる

「見本」タブの「立体異性体」から乳酸のR体とS体を切り替えると、分子の横に (R) (S) が表示されます。同じ構造式なのに立体が違うことを、回しながら確認できます。「大学の有機化学」タブにはアラニンのR体・S体も入れてあります。

混成軌道と電子式を見る

「表示」タブの電子式・混成軌道モードにすると、各原子の下に sp³・sp²・sp が表示され、非共有電子対も点と電子雲で描かれます。

ベンゼンの共鳴を目で見る

ベンゼンの構造式は単結合と二重結合が交互に描かれますが、実際の6本の結合はすべて同じ長さ（139.9 pm）です。単結合（154 pm）と二重結合（134 pm）のちょうど中間にあたります。

これは6個のπ電子が特定の場所に固定されず、環全体に広がっているためです。これを共鳴（非局在化）と呼びます。

「表示」タブのσ・π結合モードでベンゼンを見ると、交互の二重結合ではなく、環の上下に広がったドーナツ状の電子雲として描かれます。教科書の「構造式では交互に描くけれど、実際は均一」という説明が、そのまま画面で確認できます。

実物の分子模型キットもおすすめ

画面の中で構造をつかんだら、実物の分子模型キットを手元に置くとさらに理解が進みます。指で組み立てる感覚は画面では得られませんし、試験勉強中に机の上に置いておけるのも利点です。

選ぶときのポイントは次のとおりです。

• 高校化学までなら、炭素・水素・酸素・窒素が入った基本セットで十分
• 大学の有機化学なら、原子数が多く、二重結合・三重結合用の柔らかい結合パーツが入ったものを選ぶ
• ベンゼン環を何度も作るなら、原子のパーツ数が多いセットのほうがストレスがない

よくある質問

本当に無料ですか？

はい。完全無料で、会員登録もアプリのインストールも不要です。機能制限もありません。

スマホでも使えますか？

使えます。指でドラッグすると回転、2本指のピンチで拡大縮小できます。

作った分子は保存できますか？

できます。「保存」タブから名前をつけて保存すると、次に開いたときも残っています。共有コードをコピーして友だちや先生に渡すこともできます。データは端末内に保存され、外部のサーバーには送信されません。

レポートに画像を貼りたいのですが

右上の「画像」ボタンを押すと、分子名と分子式が入ったPNG画像が保存されます。そのままレポートや資料に貼れます。

ベンゼンの結合はなぜ交互に描かれているのですか？

構造式（ケクレ構造）の慣習にあわせています。実際の結合の長さはすべて等しく139.9 pmで統一してあり、σ・π結合モードでは共鳴した電子雲として表示されます。

どんな分子まで作れますか？

H・C・N・O・F・Cl・Br・I・S・P・B・Si の12種類の原子が使えます。鎖状の分子から、ベンゼン環・ナフタレン・アントラセンのような縮合環まで作れます。

まとめ

分子の立体構造は、平面の図をながめているだけではなかなか身につきません。自分で回して、測って、組み立てるのがいちばんの近道です。

• 結合角・結合距離は実測値どおりなので、テスト前の確認にそのまま使える
• ニューマン投影式・R/S判定・共鳴表示まで無料で使える
• インストール不要、スマホ対応、作った分子は保存・共有できる

高校化学の復習から大学の有機化学まで対応しています。ブックマークして、勉強のおともに使ってもらえたらうれしいです。