「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、ツール右上の「⛶ 全画面」ボタンを押すと広く使えます。別画面で開くこともできます。作った分子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。
| 機能 | 内容 |
|---|---|
| 正確な立体構造 | 結合角・結合距離を実測値で再現。原子を置くだけで正しい形になる |
| 距離と角度の測定 | 原子を2つ選ぶと結合距離、3つ選ぶと結合角を表示 |
| 4つの表示モード | 球棒モデル／空間充填モデル／構造式（平面）／σ結合・π結合 |
| ニューマン投影式 | ねじれ角を数値表示。重なり形・ねじれ形・アンチ形も自動判定 |
| R体・S体の判定 | CIP順位則にもとづき不斉炭素を自動で判定 |
| E体・Z体の判定 | 二重結合の立体配置を自動で判定 |
| 混成軌道の表示 | 各原子が sp³・sp²・sp のどれかを表示 |
| 非共有電子対 | 電子対の位置を電子雲として可視化 |
| 共鳴の可視化 | ベンゼンなどのπ電子雲を環全体に広がる形で表示 |
| 環の作成 | ベンゼン環をスタンプで追加。縮合させてナフタレンなども作れる |
| 画像の保存 | 作った分子をPNG画像で保存。レポートにそのまま使える |
| 保存と共有 | 作った分子を保存し、共有コードで友だちや先生に渡せる |
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。
- くっつけたい原子をタップして選ぶ
- 元素ボタン（H・C・N・O など）を押す
- 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。
| 分子 | 形 | 結合角 | 結合距離 |
|---|---|---|---|
| メタン CH4 | 正四面体形 | 109.5° | C–H 109 pm |
| アンモニア NH3 | 三角錐形 | 107° | N–H 101 pm |
| 水 H2O | 折れ線形 | 104.5° | O–H 96 pm |
| 硫化水素 H2S | 折れ線形 | 92.1° | S–H 134 pm |
| 二酸化炭素 CO2 | 直線形 | 180° | C=O 123 pm |
| エチレン C2H4 | 平面三角形 | 120° | C=C 134 pm |
| アセチレン C2H2 | 直線形 | 180° | C≡C 120 pm |
| ホルムアルデヒド HCHO | 平面三角形 | 120° | C=O 123 pm |
| ベンゼン C6H6 | 正六角形（平面） | 120° | C–C 139.9 pm |
| シクロヘキサン | いす形 | 111.4° | C–C 153.6 pm |
| シクロプロパン | 正三角形 | 60° | C–C 151 pm |
※ 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。
| 電子対の数 | 非共有電子対 | 形 | 結合角 | 例 |
|---|---|---|---|---|
| 2組 | 0 | 直線形 | 180° | CO2、C2H2 |
| 3組 | 0 | 平面三角形 | 120° | C2H4、HCHO |
| 4組 | 0 | 正四面体形 | 109.5° | CH4 |
| 4組 | 1 | 三角錐形 | 107° | NH3 |
| 4組 | 2 | 折れ線形 | 104.5° | H2O |
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
- 「見本」タブ →「大学」の行からブタンまたはエタンを選ぶ
- 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
- 「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
| 名称 | ねじれ角 | 安定性 |
|---|---|---|
| 重なり形（eclipsed） | 0° | 不安定（置換基が最も近い） |
| ねじれ形・ゴーシュ（gauche） | 60° | 比較的安定 |
| アンチ形（anti） | 180° | 最も安定 |
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。
- 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）
- 最も優先順位が低い基を、自分から見て奥に向ける
- 残り3つを優先順位1→2→3の順にたどる
- 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」の行から乳酸の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」の行にはアラニンの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。
| 混成軌道 | 電子対の数 | 形 | 例 |
|---|---|---|---|
| sp³ | 4組 | 正四面体形 | メタン、水、アンモニア |
| sp² | 3組 | 平面三角形 | エチレン、ベンゼン |
| sp | 2組 | 直線形 | アセチレン、二酸化炭素 |
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
ここまで画面で立体構造をつかめた方には、実物の分子模型キットを手元に置くことを強くおすすめします。画面とは役割が違い、両方あると理解の伸び方が変わります。
画面だけでは足りない3つの理由
指で組むと、角度が「体でわかる」ようになります。 正四面体の炭素に4つ目の原子をつけようとすると、109.5°以外の場所には物理的に入りません。画面で見て納得するのと、入らない感覚を手で味わうのとでは、記憶への残り方がまったく違います。
試験中に思い出せるのは、手を動かした記憶です。 試験会場にスマホは持ち込めません。R体とS体の判別や、いす形配座の軸方向・赤道方向の見分けは、実物を回した経験があると頭の中で再現できます。
机に置いておけるので、勉強の合間に手が伸びます。 スマホを開くと通知や他のアプリに気を取られますが、模型は目の前にあるだけで触ってしまいます。有機化学は立体で覚える科目なので、この差は大きいです。
失敗しない選び方
分子模型キットは価格差が大きく、目的に合わないものを買うと使わなくなります。次の基準で選んでください。
| 使う人 | 目安 | チェックすべき点 |
|---|---|---|
| 高校化学 | 2,000〜4,000円 | 炭素・水素・酸素・窒素が入った基本セットで十分。メタン・水・アンモニア・エタノールが作れれば足ります |
| 大学の有機化学 | 5,000〜12,000円 | 炭素の数が多いものを選ぶこと。ベンゼン環を2つ作るだけで炭素を12個使います |
大学で使うなら、次の3点は必ず確認してください。
- 柔らかい結合パーツが入っているか — 二重結合・三重結合を作るには、曲がる棒が必要です。これがないとアルケンもベンゼンも組めません
- 炭素の数が20個以上あるか — ナフタレンやステロイド骨格を組むと、すぐに足りなくなります
- 結合角が正しく成形されているか — 安価な製品には角度がいい加減なものがあります。109.5°と120°が別パーツになっているものを選んでください
参考までに、条件を満たしているセットを載せておきます。
※ 上のツールは無料で使い続けられます。模型キットは「手を動かして覚えたい方向け」の補助教材としてご検討ください。
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。狭いと感じたら「⛶ 全画面」ボタンを押してください。
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。
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