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有機化学データベース。

データベースの目次は、亀田和久のテキストへの オマージュ。

おもに 亀田和久、卜部吉庸の影響を受けて作られています。他のデータベースをお求めの方は、 www.ndthikaru.com/kagaku.html を ご覧ください。私は、以下の参考書を使ったイメージを持っているので、参考書が一致していたほうが、勉強しやすいですよ。

わたしは 上の卜部吉庸の本と、資料集をベースに 亀田和久の授業でのエッセンスを入れて、以下の記事を書いています。言葉が少なくて、わかりにくいとお感じになるかもしれません。それは卜部吉庸の本とわたしの記事を交互に読めば、解消されると思います。わたしは余計な説明を そぎ落とした 核心を突く言葉でイメージを 表現するように心がけています。

       

本編の前に、有機化学の勉強法について。

1.まず 名前をつけられるようになること。

IUPACの正式名称が わかることによって、英単語よりも簡単に 名前を覚えることができるようになる。アルファベットで 表記すると、すぅーっと スポンジが 吸水するイメージで 単語が 覚えられる。

2.主要な 有機物質の 反応経路を ひとつの絵にして 覚える。

有機化学は 反応が まさに 有機的に 連鎖していきます。つなげて つなげて つなげまくった イメージを 持ってください。具体的な 絵を 消化します。有機化学曼荼羅です。

3.反応名を しっかり 言えるようになる。

どういう理屈で 反応が起こるのか 理解する。

4.以下のデータベースを 参照して、知識を整理する。

5.有機化学計算特有のものを やりなれる。

構造計算において、計算は 命。これが 正確であって はじめて、一種類にのみ 答えが絞れる。時間がかかる問題だし、ALL OR NOTHINGに なりやすいのが 構造決定の特徴。

反応の様子から 即、官能基が 出てくるように、練習をする。

じゃ、目次どうぞ。

1.元素分析と分子式の決定  2.Alkane   3.Alkene  4.合成高分子化合物

5.Alkyne 、 Ether   6.Alcohol   7.Carbonyl 化合物  8.Carboxilic Acid

9.油脂     10. 芳香族化合物   11.糖類  12.アミノ酸 たんぱく質   

13.合成繊維、合成樹脂 

1.元素分析と分子式の決定 

    1.2化学式の種類

組成式は  「組成原子の構成比を 出してね式」

分子式 は いつも 使ってるやつ

構造式は 「価標」という  H - H   棒で すべてを 表現する式

示性式 は 「スタンダードな 表現方法」これを 使います。これだと OHを O-H と 書く必要がない。

電子式 は -のかわりに ・・を 使うやつ。ルイス式だと   非共有電子対    不対電子 のみを ・   で 表現し、sigma結合や  π結合は - で 表現します。ルイス式を 使いましょう。

    1.3.元素分析+分子量測定→分子式決定→ 構造決定

元素分析というのは  たとえば グルコースC6H12O6 なら 「C1H2O1」のことです。

1:2:1 の 比を出すことが目的です。

この比が わかれば、分子量Mから 分子式がわかる。

そして 官能基の 特徴を パズルの要領で 組み合わせて、構造を決定する推理ゲームです。

パターンは 決まっていますが、パターンは 複雑にしようと思えば いくらでも 複雑にできるので、難問珍問をつくりやすいのが構造決定問題です。だから、「おれ 構造決定のもんだいなら なんでも 解けるぜー」と いっているひとは はったりをかましているだけですので安心してください。わたしは その人が 絶対に 解けない問題を 作る自信があります。複雑にしようと思えばいくらでもできるんですから。

         1.4.N S X を 元素分析する。

C H O は 燃やす方法で カンタンに 元素分析できるんですけど、NSXは そうは いきません。そこで 別の方法を考える必要があった。(今は、X線とか NMRとか で 分析できるのかな?)

Nを定量するには、ジューマ法(強熱で 窒素まで分解させる)と キエルダール法(濃硫酸で ぐつぐつ煮て、アンモニアを ぷくぷく 出して、アンモニアを 酸に吸収させて逆滴定させる)がある。

キエルダール法は 有機の問題よりも逆 滴定の問8題として 出題されることのほうが多い。

Sを 定量するには カリウス法(濃硝酸と塩化バリウムをいれて ぐつぐつ煮ると、硫酸バリウムが 沈殿するので、質量を 測る。)がある。

ちなみに、硫酸バリウムは 超安定沈殿なので、X線で 飲んだり、外壁の白ペンキなんかに 使われている。

X つまり ハロゲン、の 特に 塩素には カリウス法(濃硝酸と 銀イオンをいれて ぐつぐつ煮ると 塩化銀が 沈殿する)がある。

上記いずれの方法にしても、覚える必要なし。 そういうのが あるんだなー ぐらいでいいです。

         1.5.異性体の種類

構造異性体。ふつう 「異性体の数を かぞえろ」と 言われたら、構造異性体の数を 数える。

構造というのは 要するに「器官同士が 連携して作りあがる形」のこと。

構造異性体の中には、「連鎖異性体」「位置異性体」「官能基異性体」がある。

それぞれ、その名の通り、連鎖は くさりのかたち。位置は 官能基の位置による違い。官能基は -O- vs-OH の 違い。

ま、名前の違いは どーだっていいんです。数えるときに あんまり 役に立ちませんから。

構造異性体以外にも、「立体異性体は 区別する」という言葉あったときだけ、この異性体を 数えるようにします。

立体異性体というのは、立体的に書かないと、その違いがわからない異性体のことです。

立体異性体の中には 「幾何異性体」「光学異性体」「配座異性体」のみっつがあります。

幾何異性体は cis- trance- 

  光学異性体は  enantiomer と diastereomer 。

配座異性体は  船型と 椅子型(Boat form fvs Chair form )

         1.6.不飽和度定式

U=(2c+2  +x  -n)-h  /2

で 表現されます。 炭素の数c  、ハロゲンの数 x、窒素の数 n、 Hの数 h です。

なども 使ううちに 慣れましょう。分子式をみたら とりあえず、不飽和計算を したくなる体になってください。

また   こんな 表を作って 理解を 深めましょう

U       π                Ring

1       1                  0

1        0                1

2        2                 0

2        0                 2

2         1                 1

不飽和度による、πの数と、Ring つまり 環状構造の数の テーブルです。

         1.7.覚える化学式量データベース

ペンゼン           は 78 「ナンパな ベンゼン」

カルボキシル基 は   45「                         」

アルデヒド基             29 「アレルギーの患者 は 憎む」

ヒドロキシル基           17「いいなー」

ーCH2-       基          14

アミノ        基            16

油脂の基本単位        890これを 知らないと「 はっきょー」しますよ

ステアリン酸             284     これを知らないと 「アリが じゅわっしゅ」と光線出しますよ。

アミド結合                 43 「アミドで 資産を気づいた デュポン社」

硫酸                       98「クッパ好きな りゅうさん」

硝酸                        63 「無残な しょうさん」

ビニル基                  27「ビニルの中は ツナマヨ」

グルコース               180「いやーん 太っちゃう」

グリセリン                  92「@@             」

         1.8.元素分析の計算フローは また今度。絵で 説明します。

2.Alkane   

         2.1.命名法

とりあえず、ギリシャ語で 1から 24までの数字を 言えるようになりましょう。英語で 数字を最初に習ったように、有機でも これを 覚えないと どーしよーもありません。

mono di tri tetra penta  hexa  hepta octa nona

deca undeca dodeca

trideca tetradeca pentadeca hexadeca heptadeca octadeca nonadeca

icosa   henicosa  docosa

tricosa   tetracosa  pentacosa  hexacosa   heptacosa octacosa nonacosa

First Second Third の みっつが 変な形をしているのは、こういうラテン語の 影響を受けていたからなんですね。

モノ ジ トリ テトラ ペンタ ヘキサ ヘプタ  オクタ ノナ   

デカ ウンデカ   ドデカ!

イコサ  ヘンイコサ   ドコサ(ドコサヘキサエン酸といえば DHC DHC DHC♪)

覚え方。

モノは「モノラル」 ジは「Duoのd 」 トリは 「トリオ」 テトラは 「テトラポット」 ペンタは「ペンタゴン」 ヘキサは 「Six のくさ」 ヘプタは 「Seven のv がp になる」  オクタは 「オクトパス」 ノナは 「Nineと似てる」   

デカは 「大きい数字だから でか!」 ウンデカ は 「UNO でかい」  ドデカ!は「Duo でかい」

この数字を そのまま アルカンの命名へ 。

methane   ethane   pentane  butane    pentane   hexane heptane octane  nonane

decane   undecane   dodecane

tridecane   tetradecane pentadecane  hexadecane  heptadecane octadecane nonadecane

icosane  henicosane triicosane

tetraicosane  pentaicosane  ....................................

これを 亀田和久から 教わったときは 衝撃的だった。

こんな 美しい言葉の規則で 煩瑣な有機物質を 命名していたんだ!目からうろこだった。

ちなみに メタンから ブタンまで は 気体です。豚が オナラしている絵を 想像すれば覚えられます。

         ** 「1112359」 兄さん号泣

単純な 連鎖異性体の数は 覚えておきましょう。毎回 導き出すのは 面倒ですから。

じゃあ すべての 異性体の名前を いちおう おさらいしますね。

1. methane

1.   .ethane

1.    propane

2.     butane   ,2-methylpropane

3.    pentane  ,2-methylbutane  ,   2,2-dimethylpropane

5.    hexane,   2-methylpentane  ,   3-methyl pentane , 2,3-dimethyl butane   , 2,2-dimethyl butane

9.      heptane  ,2-methyl hexane  ,3-methyl hexane  ,2,3-dimethyl pentane ,2,4-dimethyl pentane ,3,3-dimethyl pentane , 2,2-dimethyl pentane ,3-ethyl pentane ,2,2,3-trimethyl butane

このすべてを とりあえず、構造式で 書いてみてください。有機化学は 命名できて ナンボである ということが よくわかるはずです。システマチックに 名前をつけて 遊ぶんです。

**アルキル基について

C-       methyl group

C-C-   ethyl

C-C-C- propyl  group

C-C-    1-methylethyl group (isopropyl group)    

    C

      

CCCC-  butyl group

C(CH2)CC-  2-methyl propyl

CC(CH2)C-   1-methyl propyl

C(CH2)(CH2)C-     1,1-dimethyl ethyl group

   

と  ここまで 例を見てきてわかると おもいますが、一番ながい Cの鎖を 「主鎖」  枝のように 出ているCの鎖を 「側鎖」と 呼びます。

アルキル基は 側鎖を つけるときに 使う。

この側鎖の 中にも 「側主鎖」があって、枝を 「側側鎖」と 呼ぶ。(すいません。勝手に わたしが 便宜上 読んでるだけです。)

まあ、アルキル基の 命名を 問われることは 東大くらいしかないので だいじょーぶでしょ。

         

環状飽和炭化水素の命名

cycloalkane

cyclopropane         cyclobutane    cyclohexane 

1-methyl cyclopentane

の シクロアルカンの部分が 主鎖です。そこに 側鎖の名前をくっつけていく。

   

   

         1.2.製法

                  1.2.1 原油からの分留「ナフサは され  におい(30 度から 201度)」

                 1.2.2.カルボンさん塩と水酸化ナトリウムを  融解させるほど どろどろに 熱して、 炭酸ナトリウム塩を  遊離させる。

         1。3 。性質

                 1.3.1. 豚は おならぷー

                 1.3.2.置換反応

UV で 塩素を くっつけます。

chloro methane    dichloromethane  trichloromethane(chloroform)  tetrachloroform

ちなみに

ハロゲンの 接頭語は

F-  flvoro   Cl- chloro   Br-  bromo  I- iodo   NO2- nitro 

tinamini  慣用句として   三つのハロゲンがくっついている メタンを Haloform と呼びます。

Chloroform は 気絶させる武器として 有名です。(実際は 無理らしいです)

Iodoform は  ヨードホルム反応(アセチル基の検出)で 有名。

ですから 正式名称である

trichloromethane

triiodomethane    と  いったほうが いいんです。これからは

「クロロフォルムで 誘拐したろか!」ではなく「 トリクロロメタンで 誘拐したろか!」と 脅してください。

** ちなみに CHI3を ヨードフォルムという慣用句ではなく、トリヨードメタンと 模試で 答えるとバツになるかもしれません。それくらい化学的センスのない人が、採点を しているんです。大学受験の場合は、教授、助教授、講師が点数をつけるので、こういうあほなことは起こらないと思います。

3.Alkene 

         3.1.命名 

ethen propen  1-butene  cis-2-butene trans-2-butene       methyl propen

cyclohexene  1,3-cyclohexadiene  1,2-propadiene   1,3-butadiene 

1,2,4,6,8-nonapentaene

これは 絵で 説明します。

         3.2.製法

                 3.2.1 アルコールの分子内脱水

イチローいやん  エチレン  Ethylene は 慣用句   Ethenが 正式名称。

160  180度

一方、

ひとみは 意思を 決めてる ヨーデル     Diethyl ether

110      140

         3.3.性質

                 3.3.1.πボンドの 付加反応

10族の触媒で 水素付加    臭素付加   臭化水素   硫酸付加   水付加   ベンゼン付加

                 3.3.2 πボンドの 酸化反応

アルカリ性だと 酸化は 弱いので(酸化還元反応の式を見ればわかるけど、水素イオンがあると、ルシャトリエより 反応が 速く進む)

πボンドが 開巻して、 OHが ふたつくっつく   がちゃこーん と OHOH

酸化は 酸化マンガンカリウムが よく使われる。反応すると色が変わるから。

酸性だと 酸化力は 強くなるので、

πボンドが はじけ飛ぶ。πボンドの部分に 酸素が くっつくと思えばいい。

   

また、オゾン分解、オゾン酸化の場合は、単純に πボンドの部分を 酸素に 置換して、離せば良いだけ。

ここらへんの反応のシステムは 知らなくて良いです。こじつけて 覚えてください。

構造決定のときに 結構でます。

                 3.3.3.重合反応    monomer to polymer

polyethylene   polypropylene(PP)   poly ennka vinyl   polyvinylchloride(PVC)    polystyrene  polyacrylonitrile   poly ENKA vynilidene

4.合成高分子化合物

         4.1.命名

熱可塑性樹脂

polyethylene   polypropylene(PP)   poly ennka vinyl   polyvinylchloride(PVC)    polystyrene  polyacrylonitrile   poly ENKA vynilidene   Polymethacryl酸Methyl  Vynilon

         ゴム

Butadiene Rubber   Isoplene Rubber  Chloroplene Rubber   Stylene Butadiene Rubber  acryloNitrile Butadiene Rubber  6,6-nylon   polyethyleneterephthalate

ちなみに 2価の基 Alkylidene の命名法

methylene ethylidene  vinylidene  が 例外。

他は、規則的に  trimethylene   tetramethylene  pentamethylene  hexamethylene  heptamethylene    octamethylene    nonamethylene  ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

e.g.   hexamethylendiamine   vinylidenedichloride   

熱硬化性樹脂   これは 立体的に 固まるので  硬化する。熱に強いプラスチック。

グリプタル樹脂 (グリセリンと 無水フタルさん だから ぐり+ぷたる)

以下、Formaldehyde が 架橋を作る系

フェノール樹脂 (Phenol  と Formaldehyde。フォームアルデヒドが 架橋をつくる)

尿素樹脂

メラニン樹脂

         4.2.製法

                 4.2.1.ビニロン  これは 高分子計算問題として 出やすい。

                          2.クロロプレンゴム    Acetyleneから 重合させて、1-butene-3-yne   で chloroplene  で 付加重合。

                          3.スチレンブタジエンゴム   共重合。この構成比問題が高分子の問題として出る。

                          4. 「6-ナイロン」

εーAminohexanoic acid  通量 εカプロラクタム  の アミド結合を 開く

                          5.「6.6ーナイロン」

Adipic acid  Hexamethylene diamine  を 共同縮合重合

                          6.PolyEthylenTerephthalate  PET

terephthalic acid   and  ethyleneglycol  を 縮合重合

5.Alkyne 、 Ether   

                 5.1.命名

ethyne(acetylene)    propyne   1-butyne    3-butyne

                 5.2.製法

A。メタンの熱分解による製法

B.  炭化カルシウム(カルシウムカーバイトというか カルシウムアセチリド) による製法

         B1石灰石を 熱分解すると 生石灰ができる

         B2 生石灰に 炭素を くっつけると  カルシウムアセチリドができる

カルシウムアセチリドというのは  -Ca-C=C-Ca-C=C-Ca-C=C-Ca-

のような ポリマーになっている。       

         B3  カルシウムアセチリドに水を加えると  アセチレンが ぶくぶく

         5.3.性質

A。金属塩   ○○アセチリドを つくる。アセチレンは 超超弱い酸なのだ。

B. 重合反応     赤熱鉄触媒で  Benzene

                     塩化銅 塩化アンモニウムで  Vinyl acetylne(ゴムの 原料)

C。付加反応

水素。臭素。臭化水素。シアノさん。酢酸。水(HgSO4触媒で Acetaldehydeになる)

D。酸化反応

πボンドを ぶっ壊す。すると、COOH ができる。

ひとつのπボンドを =Oにして もうひとつのπボンドを -OHにすると こうなる。これも 反応機構は どうでもいい。こじつけて 覚える。とーーーーーーきどき でます。ほぼ でないかな。

         55.1 ETHERの命名

dimethyether           = methoxy methane

etyl methy ether      = methoxy ethane

diethyl ether               ethoxy ethane

methy phenyl ether      methoxy benzene

ethyl phenyl ether        ethoxy benzene

↑は基官能命名           ↑ 置換命名

         55.2.製法

A. アルコールの分子間脱水   ひとみは 意思を 決めてる ヨーデル   

                                       130     140         Diethylether

B.  ウィリアムソン の エーテル合成。

         

6.Alcohol   

         6.1.Alcohol命名

methanol  methyl alcohol

ethanol     ethyl alcohol

1-propanol      n-propyl alcohol

2-propanol      isopropyl alcohol

1-butanol        n-butyl alcohol

2-methyl-1-propanol    isobutyl alcohol

2-butanol         sec-butyl alcohol

2-methyl-2-propanol      tert-butyl alcohol

phenyl methanol          benzyl alcohol

Cf)  多価アルコール

Cが2つ   Ethyleneglicol  エチレングリコール 

Cが3つ   Glycerol         グリセリン(グリセリンは 商品名。グリセロールが 正式名称)

エリトリトール

Cが5つ   キシリトール

ソルビトール

         6.2.製法

A. メタノールの製法   一酸化炭素と 水素を ZnO触媒で高温で くっつける。

B。グルコースを アルコール発酵

C.  Alkeneの 水付加

D。ハロゲン化 アルキルの 加水分解

E.  エステルの加水分解

F。カルボン酸、ケトンの還元。

         6.3.性質

A 。水素結合による 分子間力アップ で ねちょねちょ

B。脱水反応    イチローいやん エチレン          ひとみは 意思をきめてるヨーデル

C。アルコラート生成。アルカリ金属との塩。

ーOH と Na は 水素 ぶくぶく

D 。酸化反応

例  methanol - formaldehyde- formic acid - carbonic acid - CO2

       ethanol -acetaldehyde -acetic acid

     propanol - propionic aldehyde - propionic acid

      2-propanol - acetone

    

E 、エステル化          エステル化は 「ヒドロキシル基と 酸が くっつくこと」

だから カルボン酸だけじゃなく、硫酸でも 硝酸でも エステル化できる。

F.ハロゲン化アルキルを 作り出す。

R-OHを R-Cl にする。なんで これで うれしいかっていうと  R-ONa とくっついて Ether を つくれるから。

7.Carbonyl 化合物 

         7.1.命名  aldehyde

formaldehyde           =  methanal

acetaldehyde                ethanal

propionaldehyde             propanal

butylaldehyde                 butanal

benzaldehyde

salicylaldehyde

         7.2.命名 Ketone

dimethylketone(acetone)          =   2-propanone

ethylmethylkeotne                        2-butanone

diethylketone                               3-pentanone

methylphenilketone                      acetphenon

methylvinyl

         8.2.製法

A アルコールの酸化

B  アルキンの水付加  HgSO4 の あれ

C カルボン酸塩の 乾留   

酢酸カルシウム を 強熱すると   炭酸カルシウム塩が 脱塩    ケトンができる

D  ヘキストワッカー法    塩化パラジウム触媒で 酸素を   πボンドに くっつける

         7.3.性質

A  フェーリング反応  Fehling反応    CHOから COOHへの 還元剤 としての性質

構造決定で使いまくる。

B  銀鏡反応

Tollence 液 という 名前がついているくらい 有名な反応。

C   ヨードホルム反応    Acetyl基の検出に使う。これも

構造決定で使いまくる。

D  アセタールの精製      出ません。

8.Carboxilic Acid

         8.1.命名

formic acid        =         methanoic acid

acetic acid                   ethanoic acid

propionic acid                 propanoic acid

butylic acid                    butanoic acid

iso butyric acid               2-methyl propanoic acid

valeric acid                    pentanoic acid

benzoic acid(安息香酸)     benzene carboxylic acid

acrylic acid                      propenoic acid

methacrylic acid                2-methylpropenoic acid

    

      

「周さんが  マロン       怖くて   ぐるっと まわって  アジにつっこむ」

シュウ酸   マロン酸 コハク酸   グルタミン酸     アジピン酸

oxalic acid               = ethanedioic acid

maronic acid               propanedioic acid

succinic acid                butanedioic acid

glutaric acid                 pentanedioic acid

adipic acid                   hexanedioic acid

phthalic acid               1,2-benzene dicarboxylic acid

isophthalic acid            1.3-

terephthalic acid           1.4-

maleic acid                  cis-2-butenedioic acid

fumaric acid             trans-2-

「トラに踏まれて   マレに死す」

トランス フマル   ・・  マレイン  シス

      

「ヒドロキシル酸」

乳酸 Lactic acid   

りんご酸    Malic acid

酒石酸      Tartalic acid

クエン酸     Citric acid

サリチル酸   Salicylic acid

         8.2.製法

A  一級アルコールの酸化

B   アルケン、アルキンの酸化

C    エステルの加水分解

D   二トリルの加水分解

   これは あんまり でません

E     芳香族化合物の酸化   

例    toluene    →     安息香酸

      o-xylene   →     フタル酸    → phthalic anhydrade

   

         8.3.性質

A 水素結合による 会合

酢酸の 二量体

B     無水物づくり

無水酢酸     無水マレイン酸      無水フタル酸

C    エステルづくり

D    アミド結合 づくり

E     無水酢酸で  エステルづくりや アミド結合づくり

ついでに   「アセチル基づくり」

無水酢酸には   アセチル基が くっついているので  無水酢酸で くっつけると アセチル化することになる。

Acetylation = アセチル化

Esterlification =エステル化

9.油脂

         9.1.脂肪酸の種類

「ラミパス   ラミパス     るるるるるー」

ラ   ウリン酸         Cが 12

ミ   リスチン酸               14

パ   ルチミン酸               16

ス     テアリン酸              18

このなかで ステアリン酸が  枢軸になる。「じゅわっしゅ」=「M=284」を 覚えておけば、Mを 足し算することが簡単になる。

飽和脂肪酸は  πボンドがないので、からまりやすい。

πがない  、    飽           和        想起するイメージは?   その直感で 覚えてください。

      

じゃあ πボンドが 入っている Cが 18個の 脂肪酸。πがある 不飽  脂肪酸。

おれ:「オレIN。李 乗る?」

李さん:「李、乗れん!」

これは わたしのオリジナルの覚え方。

オレイン(π)   リノール (ππ)   リノレンさん(πππ)

         9.2.製法

グリセリンと 高級脂肪酸 を エステル化   Triacrylglycerol

         9.3  性質

A  植物性の油には  πがある!だから 固まりにくい。オレインリッチ☆

     動物性の            πがない

B   水素付加して πあり から なしへ

植物油を 水素付加して  マーガリンへ!(動物性油っぽくする技術)

C   ヨウ素付加      これで ヨウ素価を 定量する

いくつ πボンドがあるか 調べる。

D     せっけん化       KOHで 加水分解。

1gの油脂に  K g の   KOHを くっつける。

E    界面活性剤=表面張力を 下げる。

F   ミセルコロイド    油をつつんで   乳化する。

G     石鹸を 無力化するには「強酸をくわえて、追い出す」「カルシウムイオン、マグネシウウイオンを くっつける」

10. 芳香族化合物   Aromatic compound

         10.1 芳香族化合物の種類。

強酸系    ベンゼンスルホン酸    ピクリン酸    

中弱酸系     安息香酸     Phthalic acid   Acetyl salicilic acid

弱酸系         H2CO3

超弱酸圭       Phenol   Cresol  1-Naghtol 

中性       benzene    toluene     xylene  styrene     cumene   naphtalene    chlorobenzene   benzyl alcohol     benz aldehyde     anisole      benzenitrile        azobenzene      acetanilide       nitrobenzene    TNT

弱アルカリ性    aniline   

         10.2.製法いろいろ

A   フェノールの合成   Phenolは 薬の原料にも  樹脂の原料にもなる多用途 原料。安く作るために、いろんな 方法が考えられた。

今では クメン法が 一番安価に 作ることができる。

         10.3.性質いろいろ

A   フリーデル クラフツ反応    求電子置換反応

11.糖類 

炭素の数が 6で単糖類。12で 二糖類。それ以上が 多糖類。

         11.1 単糖類

以下、11.1.1から 11.1.5まで 単糖類の 環状構造の 名前をつけるために、高校の教科書には載っていないが、亀田和久の授業では取り扱われる説明をします。これを理解することによって、糖に対する苦手意識がなくなって、どんな問題でも 解けるという自身につながります。

                 11.1.1.aldehyde の aldose vs ketone  の ketose

1つの炭素に 1つの ヒドロキシル基が 一対一で くっついたアルコール。これが 糖の原型。

OH  OH  OH  OH  OH  OH  OH  OH  OH

|   |   |   |   |   |   |   |   |   

C     C    C    C    C    C    C    C    C    ← この 一番はじの 炭素に注目。Aldehydeへ

                                            ↑

                                           この 端から2番目の 炭素に注目。ketone へ

ここで 糖の 「頭と おしり」を 決定します。

Aldehyde 基が あるほうが 頭で、Aldehyde基の炭素が 一番目の炭素。その下の炭素が 2番目の炭素。以下、同様に 炭素に順番がつく。

Ketone基が あるほうが頭で、ケトン基の上にあるメタノール基の炭素が 一番目の炭素。その下のケトン基の炭素が 2番目の炭素。以下、同様に 炭素に順番がつく。

また、環状に なっても、炭素の背番号は 変わりません。

Aldose系だと、ヘミアセタール基の 酸素の右どなりの炭素が 1番目の炭素。

Ketose系だと、ヒドロキシケトン基の メタノール基の炭素が 一番目の炭素です。

そのほかの炭素は、右回りに 2,3,4と 背番号が ついていきます。

Aldose系 糖

一級のアルコールを 酸化して アルデヒド基に したものが アルドース

そして もう一方、

Ketose系 糖

二級アルコールを 酸化して ケトン基にしたものが ケトース。

   

                 11.1.2 単糖類の アルドースvs ケトース

アルドース系 単糖類 は グルコース と ガラクとース

ケトース系 単糖類 は  フルクトース

                 11.1.3. 光学異性体の D体vsL体

D体と L体は 糖のみに 用いる異性体の分け方。

ケトンや アルデヒド基が あるほうを 頭とすると、おしりの部分の形が、

左に H 下に メタノール基  右に ヒドロキシル基 の 立体配置になっているものを D体と 呼ぶことにした。

一方、小文字の d体vs l体 は 一般に用いられる 相対的配置による 分類。この考え方は古いやり方。光を 右に回すか 左に回すかによって 決めている。よって 物質によって どっちが どっちだか わからない。

一方、R体vsS体 は 一般に用いられる 絶対的配置による分類。こちらが 普通。

物質の形から 、キラル中心炭素に くっついている官能基の種類によって 優先順位を 1位2位3位4位と 決めて、その炭素と官能基を ハンドルの形に見立てて、右回りに 1位2位3位と 回るか、左回りに 1位2位3位と まわるかで R と S を決める。

ちなみに、Rは 右回り。Sは 左回り。この違いは、大学入試では 絶対に 問われないので安心して。

                 11.1.4 単糖類には みっつの形がある。「鎖状」vs「6員環」vs「5員環」

とくに 6員環をpyranose    5員環を franose と 呼ぶ。ピラノースと フラノース

                 11.1.5  「1.1から 1.4まで 準備」することによって、1.5で はじめて  ブドウ糖の 環状になった糖の 正式名称を 名づけることができる。

鎖状の糖なら 名前をつけるのはカンタンなんです。

グルコースは  D-glucose

ガラクとースは D-galactose

フルクトースは  D-fructose

じゃあ、環状の糖を それぞれ 名前をつけていきましょう。

ふつう、β型つまり 一番の炭素についているヒドロキシル基が  (頭に ついているヒドロキシル基と 呼ぶことにする) 上に 向いている状態を 「正式な状態」とする。「名前の付け方が 下手」と 覚えよう。上を向いているものが べたべたに ベータだから。

β-D-glucopyranose

glucose に β つまり  頭の ヒドロキシル基が 上向きの形で

                 D つまり  おしりのメタノール基が 上向きの形で

                pyranose つまり 6員環の形をしていますよ。

この言葉が くっついて はじめて いつもの グルコースを ユニークに  呼ぶことができる。

同じく アルドース系の ガラクとースを 正式名称で 呼んでみよう。

β-D-galactopyranose

galactose   β つまり  頭の ヒドロキシル基が 上向きの形で

                   D つまり  おしりの メタノール基が 上向きの形で

         pyranose つまり 6員環の形をしていますよ。

じゃ、今度は ケトース系の フルクトースの 6員環と 5員環を 正式名称で 呼んでみよう。

まずは 6員環のフルクトース

β-D-fructopyranose

fructose   β つまり   頭の ヒドロキシル基が 上向きの形で

                   D つまり おしりの メタノール基が 上向きの形で

         pyranose つまり 6員環の形をしていますよ。

まずは 6員環のフルクトース

β-D-fructopyranose

fructose   β つまり   頭の ヒドロキシル基が 上向きの形で

                   D つまり  おしりのメタノール基が 上向きの形で

         pyranose つまり 6員環の形をしていますよ。

つぎに 5員環のフルクトース

β-D-fructofranose

fructose    β つまり 頭の ヒドロキシル基が 上向きの形で

                   D つまり おしりのメタノール基が 上向きの形で

         franose つまり 5員環の形をしていますよ。

これで すっきり 名前を つけられるようになりました。名前がはっきりしていないと なんか もやもやしていて 嫌ですよね。このことは 亀田和久の冬期講習を 受けないと おしえてもらえませんから、これを ご覧になっている受験生関係者の方は 相当ラッキーです。

                 11.1.6.実際に 単糖類を 書いてみる。その覚え方。

たしかに 名前をつけられるようになるのは いいんですけど、でも 名前をつけても、実際に 糖を かけるようになる必要がある。じゃあ それぞれを こじつけて 覚えましょう。

思い出すコツを 紹介します。わたしの オリジナルです。

基本法則は β型のみ 覚えるということ。ベータ型は 頭のヒドロキシル基が 上向きのやつでしたね。

グルコースの思い出し方

「まず 六角形を 書く。右上に 酸素を書く。頭の炭素の上に OHを 書く。あとは 右回りに、ジクザグになるように 交互に OHを 書いていく。最後の5番目の炭素にはヒドロキシル基のかわりに メタノール基を 書いて 出来上がり。」

なんどか ドラえもんの絵描きウタのように 書いていれば 導き出せるようになります。

続いて、ガラクトースの思い出し方

「まず 六角形を 書く。右上に 酸素を書く。頭の炭素の上に OHを 書く。あとは 右回りに、ジクザグになるように 交互に OHを書いていく。最後の5番目の炭素にはヒドロキシル基のかわりに メタノール基を 書いて 出来上がり。おっと違った、ガラクトースは両手がバンザイしているんだったなー。書き直して 出来上がり。」

グルコースとの違いは 4番目の炭素のヒドロキシル基が 上に向くことだけ。だから、グルコースを 思い出せれば、ガラクトースは 「バンザイポーズ」と 思い出せれば、正解が書ける。

じゃあ フルクトースの6員環の思い出し方

「まず 六角形を 書く。右上に 酸素を書く。頭の炭素の上に OHを 書く。今度は、2個ずつペアにしてジクザグする。上上下下。5番目の炭素、つまり おしりに くっついていたメタノール基を ぐいっと へし折って、頭にくっつける。頭には すでに OHが上向きについているので、メタノール基は 下につける。」

これも 何度も書いていれば、すぐに 覚えられます。なんていっても 4種類しかないんですから。

最後に フルクトースの5員環の思い出し方。とりあえず、フルクトースの6員環を 書いてから、フルクトースの5員環を 書くほうが カンタンに 思い出せます。

「まず 5角形を 書く。五角形をみて 思い出すのが、ラピュタの巨人兵。巨人兵の頭の部分に 酸素を書く。いつもの炭素の位置に 上に OHを書く。フルクトースの6員環と同様に、OHを くっつける。上上下。下?Oの左どなりに OHがつくはずない。フルクトースの6員環と同様に、メタノール基を 頭にくっつける。そして、最後の閉めは メタノール基をもう片方のラピュタの巨人兵の 腕に くっつける。そして サタデーナイトフィーバーの決めポーズ!これで 出来上がり。」

ラピュタの巨人兵が  サタデーナイトフィーバーの決めポーズを している形を 妄想すれば、カンタンに覚えられます。

とうとう 語呂合わせをつかわずに 覚えることができましたね。よかった よかった。

      

         11.2. 糖類独特の 官能基、結合、反応

                 11.2.1  himiacetal化して himiacetal基が できる。

鎖状のときは、

アルドース系ではOH と アルデヒド基        は 分かれているんだけど、

ケトース系では OH と    ヒドロキシケトン基は 分かれているんだけど、

近づいて くっつくと ヒミアセタール基になって、おしりと 頭が くっついて 環状構造になる。

ヒドロキシケトン基、つまり hydorxyketone基とは ケトン基に メタノール基が くっついた官能基のこと。この呼び方は 糖でしかしません。

ヘミアセタール基というのは ーC-O-C-OH- となっている部分のこと。環状の Ether結合のようだけど、ヘミアセタール基という名前がついている。

                 11.2.2. 環状の単糖類どうしが くっついて 2糖類を 形成する。結合の名前を Glycoside結合。

鎖状 と 環状の糖が あるわけですけど、実は、環状のほうが 圧倒的に 安定していて、99%は 環状で 存在している。そういうわけで、環状どうしが 2糖類を 形成する。

単糖類の OHどうしが 脱水して、-C-O-C- の Ether結合のような 結合をする。これを Glycoside linkage と呼ぶ。

麦芽糖は α1-α4 Glycoside linkage あるいは  α1-4 Glycoside linkage

結合の名前の付け方。炭素の背番号に注目します。(こういう背番号のつけ方は、生物の DNAの結合方向でも やりますよね)

左にα型のグルコースの         と 右にα型のグルコースを イメージする。

左の1番目の炭素のOH         と  右の4番目の炭素のOH  が   エーテル結合するイメージ。

エーテル結合だけど、糖どうしの結合の場合、特に Glycoside 結合と 呼ぶ。

同じ、α型の環状糖どうしなら、二個目を 省略したがるのは アメリカ人が これを 決めたから。

セルロースは β1-β4 Glycoside linkage あるいは  β1-4 Glycoside linkage

乳糖は  β1-β4 Glycoside linkage あるいは  β1-4 Glycoside linkage

スクロースは α1-β2 Glycoside linkage

アミロペクチンの枝分かれ構造は  α1-α6 Glycoside linkage

                 11.2.3    二糖類の名前の語呂合わせ。

麦芽糖、maltose, 4-o-α-D-glucopyranosyl-D-glucose

ちなみに 右の長いやつは 正式名称です。4-o - の o は アルファベットの オーです。まあ 忘れてください。思い出すのに 何の役にも立ちませんから。

麦芽から 取れたから、麦芽糖。ビールの甘さ。麦茶の甘さ。マルトースという名前は 「丸い」糖です と 覚える。でんぷんは 丸いのだ。

「glucose どうしが α1-α4 Glycoside linkage しつづけると、でんぷんになる」

vs

「glucose どうしが β1-β4 Glycoside linkage しつづけると、セルロースになる」

と 覚える。

でんぷんは ぐるぐる螺旋構造になっていることは ヨウ素でんぷん反応が 起こるからわかりますよね。

一方、

セルロースは  食物繊維というぐらいだから、まっすぐの繊維状物質であることは 想像できます。

ぐるぐるのでんぷんと まっすぐの セルロース。この基本構造の違いは グリコシド結合の違いで 説明できます。

α1-α4で くっつきつづけると、円の形になる。

β1-β4で は                        直線になる。

これは 絵を描けばわかります。

だから、でんぶんから 分解して 出てくる

あまーい マルターゼは glucose どうしが α1-α4 Glycoside linkage したものなんです。

   

セロビオース。Cellobiose。4-o-β-D-glucopyranosyl-D-glucose

Cell つまり 細胞壁から 抽出されたので、この系統には Cell という名前が入る。

二個の糖だから Bi が 入る。

β1-4 であることは、上の説明の通り。

            

乳糖。Lactose。4-o-β-D-galactopyranosyl-D-glucose

牛乳の甘さ。酪農といえば、牛乳。ということで ラクトース。

ガクト(楽斗)が ベロを出して 牛乳を  ぐるぐるかき回しているところを 想像してください。

ガクトが べろで ぐるぐる。ガラクトースとグルコース。β1-4グリコシド結合。1-4結合であるのが 普通であると覚えておいてください。

1-6結合や 1-2結合は 例外として 覚える。

じゃあ その 例外を 覚えましょう。

ショ糖。Sucrose。Invertase。β-D-fructfranosyl-α-glucose

ショ糖。普通、砂糖 と言われているのは、このショ糖です。さとうきびや 大根から 作り出しています。

おなかが 空くろーす と 覚えてください。おやつの時間は、砂糖を 多めでお願いします。砂糖というか しょ糖と これからは いいましょう。

Invertase。というのは ショ糖の別名。転化糖のことです。Inversion とは 転化 のこと。通称、Invert sugar ともいいます。

じゃあ なにが 転化するのかっていうと、偏光角度です。スクロースが 分解して、フルクトースと ガラクトースになると、偏光角度が 転がるように変わるので、転化と 呼びます。昔の呼び名ですが、おじいちゃん教授は ときどき この名前を使いますので、注意。

ショ糖は例外だらけ なので やたらと テストに出ます。覚えた人の勝ち組。

この覚え方は わたしのオリジナルなので、真似している教師がいたら、「ああ こいつ NDT hikaru みて 教わったのに、自分が考えたように  シッタカ してるよ。最悪!」 と 思ってください。わたしの魂が 癒されます。そんな教師は、どんどん 掲示板で 悪い噂を立ててくださいね。つぶしに いってください。(笑)

Glucose これは Great Britain つまり イギリス と 思ってください。

Fructofranose これは France つまり ふら フランスと 思ってください。イニシャルが似てるでしょ。

イギリスと ふらフランスの世界地図を イメージしてください。ドーバー海峡を はさんで、上下関係を 持っていますよね。

じゃあ ふたつの国を ドーバー海峡トンネルで つないでください。これが

α1-β2グリコシド結合です。

六角形の イギリスと 五角形のフランスが トンネルで つながれているのが スクロースです。

いやぁ~、覚えやすいですねーーーーーーーーー。よかったねー。NDT hikaruを 見つけて。こんな 楽に 覚えられる方法なんて、ほかに だれも 知りませんよ。

もし この問題が出たら、あなたは カンタンに答えられますよね。これで 合格者の仲間入りです。

よかったよかった。

このイメージは 亀田和久に 教えてもらいましたが、イギリスとフランスのイメージは わたしが 思いついたものです。たいていの教科書は、フルクトースが ひっくり返っている 発狂しそうな 絵を持ってきていますが、立体構造って ひっくり返してもいいんですよ。σ結合はぐるぐる まわすことができますから。

      

例外 つながりで もうひとつ 例外。ふつう、単糖類と 二糖類は 還元性を 持っています。ヘミアセタール基は 開けば、還元性のある アルデヒド基、 ヒドロキシケトン基が 出てくるからです。

還元性ということは、すぐに 大好きな 銀鏡反応と フェーリング反応ですよね。

でも、ショ糖だけは 還元性を 持ちません。

というのも、構造をかければ、一目瞭然なんですが、ヘミアセタール基が 両方、結合に 使われているんです。がぴーん。

これでは 環を 開いて 還元性のある アルデヒド基、 ヒドロキシケトン基が 出てくることは ありません。だから 還元性がないんです。

絵が描ければ、当たり前に 納得できますよね。

                 11.2.4. メチル化による 糖 当て ゲーム。

ドラゴンフルーツの中にある 糖は どの種類が 一番多いのだろう?って 調べるときに、考え出されたのが、「メチル化」という技術です。まあ 昔の 技術です。

「メチル化」「Methylation」 というか 「ヒドロキシル基の Hを CH3に 置換反応」といったほうが 正確だと思います。

じゃあ メチル化の ルールを データベース。

1.反応機構は どうでもいい。

メチル化の反応が なぜおこるかは どーでも いーです。

なお、グルコースを メチル化する場合、鎖状のグルコースは ほとんどないので、鎖状のグルコースの メチル化は たいてい 無視します。つまり 環状のメチル化だけを 考えるのです。

2.すべての ―OH が  ―OCH3 に 変化しますが、ヘミアセタール基のくっついている一番目の炭素の―OHだけは  一度くっついても 離れてしまう。

というわけで 環状グルコースを メチル化した場合、最終的に―OCH3になっている炭素の背番号は 2番、3番、4番、6番です。

つまり

「2 3 4 6」 です。これが 基本形 ですので、覚えてください。「爺さんは 伊藤四郎」と おぼえてください。

ガラクトースの基本形も 「2346」。

フルクトピラノースの基本形は 「1345」

フルクトフラノースの基本形は 「1346」です。

   

3.二糖類を メチル化で 分類する。

メチル化した 二糖類を 加水分解して 単糖類にします。このとき、単糖類に メチル化した 名残が あるのです。それによって、未知の二糖類が どの単糖類によって 交際競れているのかが わかるというわけ。

じゃあ メチル化した二糖類を 加水分解した単糖類の ―OCH3になっている炭素の背番号 を それぞれ データベースしていきましょう。

まずは メチル化したマルトース。

「2346」と 「23×6」

×は そこが 基本形から ずれていることを 示しています。

メチル化したとき  グリコシド結合していたので、片方の4番目の炭素の ヒドロキシル基は メチル化を 免れたのです。だから ずれる。

つぎ、メチル化した セロビオース。

「2346」と 「23×6」

マルトースと まったく同じですね。

つぎ、メチル化した 乳糖。

「2346」と 「23×6」

ガラクトースでも 結局は 同じってこと。ええ そうです。区別する方法として 古いんです。

つぎは、メチル化した ショ糖。

「2346」と 「1346」

基本形からの ずれなし!だから ここでも 例外的なんですね。

    

4.メチル化によって、でんぷんが どれだけ 枝分かれしているか 調べてみよう。

単糖類、二糖類 ときて いっきに 飛びます。

でんぷんは3種類の 環状グルコースによって 成り立っている。

A。はじっこの 環状グルコース。   背番号 1 か 4だけ      が 結合に使われている。

B。つなぎやくの環状グルコース。            1と4の両方     が                          。

C。枝分かれ役の環状グルコース。          1、4、6の三つ が                         。

じゃあ

メチル化した でんぷんを、 二糖類でやったように すべて 加水分解して、単糖類にして、

メチル化した炭素の背番号を 調べてみる。

A。「2346」(はじっこのうち、一番右末端の ひとつだけが、Bに分類される。これは 誤差の範囲内。)

B。「23×6」

C。「23××」

   Aーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

            Aーーーーーーーーーーーー                   |

Aーーーーーー                            |                 |

                      |                        |                 |

AーーーーーーーCーーーーーーーーCーーーーーーCーーーーーーーーーーーー

つまり A タイプと Cタイプは ほぼ  同じ数だけ存在する。

ほとんどはBタイプってこと。

このCあるいはAタイプの量によって、どれくらい 枝分かれがあるのか、わかる。

ちなみに、

でんぷん、つまり Poly saccharidesにおいて、

枝分かれの少ないのが Amylose

                  多いのが、Amylopectineや Glycogen

ヨウ素でんぷん反応において、枝分かれが少ないほど、青が強くなり、

                                                           多いほど   赤が強くなる。

だから アミロースは 青い。グリコーゲンは 赤い 色がつく。

じゃがいもは 青。筋肉は 赤と 覚えましょう。

                 11.2.5  加水分解反応。

グリコシド結合を 分解するのは、3つ方法がある。

1.酵素。○○ase.

酵素というのは たんぱく質でできた 有機物質の触媒のこと。目的物質の結合部に 分子間力、クーロン力、水素結合で くっつくことで 結合部の結合力を 弱くして、すぱっと 切る。

酵素の特徴は、とにかく 効率がいいこと。そして、基質特異性。ひとつのたんぱく質は原則として、ひとつの目的物質しか 切ることができない。

体の中で 起こっている反応だけに 楽しいです。ご飯を食べて、口の中の酵素、アミラーゼが でんぷんを 分解して デキストリン、マルタースになるのを 感じてください。

酵素の名前のつけ方は、分解したい物質の名前の語尾を ase に かえること。

amylose --amylase

maltose--maltase

cellrose--cellrase

cellobiose--cellobiase

latose--lactase

succrose--succrase

グリコシド結合を 切るもの以外にも、

isomeraseという異性化する 酵素や  リン酸を くっつける酵素

脂肪のエステル結合を 切る lipase

たんぱく質のペプチドを切るpeptide--peptitase には pepsin ,trypsin とか いろいろある。

2.酸

酸でも 加水分解できます。結合が 弱いから。

他にも、結合が弱いやつは 酸で 加水分解できます。

Ester結合 -COO-

Amide 結合  -NHCO-

3.アルカリ

アルカリでも加水分解できます。結合が弱いから。

他にも、結合が弱いやつは 酸で 加水分解できます。

Ester結合 -COO-

Amide 結合  -NHCO-

      

                 11.3.セルロース繊維産業

日本は、自動車や船、鉄鋼が 基幹産業になる前の時代は、繊維産業が盛んでした。そういうわけで、その時代の名残で、今でも、世界屈指の繊維産業が 日本にはあります。

だから、科学の教科書でも やたらと 繊維が 取り上げられる。

                         11.3.1.半分合成 繊維産業

繊維には、Samantha Thavasaのバッグのように、光沢のある 繊維。つまり、完全に石油が原料となった繊維と

                綿つまり、セルロースが 使われている繊維があります。

原料に セルロースを利用して 新しい繊維を作ろうとしたのが、半分合成繊維産業。

11.3.1.1..  「綿100% の 爆弾」="Nitro Cellurose"

セルロースの ヒドロキシル基を ある程度 硝酸とエステル結合させることで まったくあたらしい物質を 作り出すことができます。ニトロと 名前がついていますが、ニトロ化ではありません。硝酸エステルです。

         A1. Celloid セルロイド。脆綿薬。

セルロースの ヒドロキシル基を  硝酸とエステル結合させることで セルロイドが できます。窒素の質量パーセント濃度は 10%以下。

セルロイドは 半透明のプラスチックで 燃えやすいが、爆弾にはならない。玩具、文房具に よく使われている。

         A2.   塗料、半透膜。弱綿薬。ダイナマイト。

セルロースの ヒドロキシル基を  硝酸とエステル結合させることで セルロイドが できます。窒素の質量パーセント濃度は 10から13%。

           A3.   綿火薬。強綿薬。無煙火薬。

セルロースの ヒドロキシル基を  硝酸とエステル結合させることで セルロイドが できます。窒素の質量パーセント濃度は 13%ぐらい。火をつけると 爆発します。すべてのヒドロキシル基が エステル化しても 14.1%までしか 行きません。

    

B。製法。セルロースというか 綿を  混酸に 1時間ぐらい つけておくと、エステル結合します。濃硫酸が 脱水することで 反応が進みやすくなる。

C. ヒドロキシル基が 硝酸エステルになると、綿としての性質がなくなる。

ヒドロキシル基が いっぱいついていることで、吸水性のある さわやかな繊維であったセルロース。でも、硝酸エステルになると、極性がなくなって、無極性溶媒に よく溶ける繊維になってしまう。

アセトンに 溶かしたニトロセルロースを  均一に伸ばして アセトンを蒸発させると、和紙を作る要領で、 フィルムを作ることができる。

11.3.1.2.アセチルセルロース。Acetyl cellurose。

ニトロセルロースが      硝酸とのエステルでした。

アセチルセルロースは  酢酸とのエステルです。

ニトロセルロースは 燃えやすいという欠点があった。そこで 改良されて作れたのが、アセチルセルロースです。不燃セルロイドとして 商品化されている。カメラのフィルムは これ。

A。製法

無水酢酸を 綿と 脱水剤として 濃硫酸の中に入れて、エステル化。

             

                 11.3.2.再生繊維産業

短いセルロースだと 繊維としてつかえないという欠点があるので、木の中にあるセルロースからは 繊維が作れなかった。そこで 考え出されたのが、再生繊維。短いセルロースを お互いに絡みつかせて、長いセルロースにさせるというのが 再生繊維産業。

A。まず 短いセルロースを ほぐす。

セルロースは OHで 互いに水素結合しているので、カンタンにほぐれてくれない。そこで、ヒドロキシル基の水素結合を 無力化することで、ほぐす。ほぐし方は、3通り。

         A1.エステル化して ほぐす。上記、半合成繊維産業で やったとおり。

硝酸エステルか   酢酸エステルをつくる。

         A2.  錯体化させて ほぐす。

シュバイツァー試薬、銅とアンモニアの錯体を 入れて、ヒドロキシル基と錯体を作ることにより、水素結合を弱らせる。

         A3. エーテル化して ほぐす。

濃水酸化ナトリウムを入れて、ヒドロキシル基を 中和する。強力なアルカリのなかでは、ヒドロキシル基も 酸として働いてしまうのだ。

そこに めったに 他の分野ではお目にかからない物質  CS2(硫化炭素。通称 BS2.NHK 衛星第二放送)と 結合させて、エーテル化させる。

この反応機構は ほかの反応にない 新しいものなので、テストに出ることはまずない。

R-O-C-S2-Na

というあたらしい セルロースになる。名前は 「セルロースキサントゲン酸ナトリウム」

すごい名前です。これは 語呂合わせで覚えるしかない。

「ビスコ(ジャスコの姉妹店)で  ロース肉のタイムセールで  木戸さんと 源さんが  とりあって ケンカ」と イメージしてください。この様子を、BS2で 全国放送しているイメージです。

      

B。さあ、3つのいずれかの方法で ほぐした「異物のくっついたセルロース」を、「異物を取り除く液体」の中に、 細い穴から高速で、勢いよく ところてん 噴射!

ほぐれたセルロースが たっぷりはいっている液体を 穴から 噴射させると、ほそーーーーい 糸のように 出てきます。

C. 噴射させた液を 「異物をとりのぞく液」の中に入れる。すると 異物が取り除かれた、新品のセルロース繊維ができる。液体だったものが、一瞬で、固体の繊維になるイメージ。

Aの1から3のそれぞれの とりのぞく液は 次の通り。

         A1.エステルを 加水分解する液。

酸でも、アルカリの液でも良いです。

         A2. 希硫酸の中に入れる。

錯体を壊せばいい。

         A3. 希硫酸と 硫酸ナトリウムの混合液の中に入れる。

キサントゲン酸は 不安定な物質なので、エーテル部分が 水素原子で 破壊されて、もとの ヒドロキシル基にもどる。

12.アミノ酸 たんぱく質

         12.1.α-アミノ酸

入試には αしか でません。しかも 大切なアミノ酸は みんな α。

―NH2 アミノ基と    R-COOH カルボン  つまり 「アミノ基つきカルボン酸」これを 早口で 10回いうと 「アミノ酸」になる。アミノ基の塩基性よりも カルボキシル基のほうが、酸性として 強力なので、主役は カルボン酸です。

                 12.1.1    アミノ酸の名前語呂合わせ。

基本的に 有機化学で mono di tri tetra、、、を 覚えていないと、どーしょーもない のと 同様に、アミノ酸の問題で、必須アミノ酸を 覚えることは 必須です。アルファベットを覚えて、英語を 始めるように、まずは アミノ酸を 覚えましょう。

アミノ酸といっても、中性アミノ酸。酸性アミノ酸。アルカリ性アミノ酸があります。酸のくせに、水に溶けると アルカリ性になってしまうアミノ酸もあります。

じゃあ

アルカリ性アミノ酸から。Lys。終了。

αーアミノ酸は 共通部分と 側鎖にわかれます。側鎖の部分にどんな 官能基がつくかによって、機能が変わってきます。

アミノ酸に 共通した こじつけ方は、必ず、-CH2-が 入るということ。直接、共通部分に 官能基が つくということはありません。なぜかというと、不安定な物質になってしまうから。立体配置が ぎゅーぎゅーになってしまう物質は 安定しません。

Lys。リシン。

「り 4 ん」言葉の中に 4 という数字が 入っている!つまり -CH2-が4個。しかも、塩基性なので、アミノ基が つくはず!  と 覚えておく。

         

次は、中性アミノ酸。覚えるのは、7種類。

Gly。Ala。Ser。     Phe。Tyr。        Cys。Met。

          

Gly。グリシン。                            

一番単純な アミノ酸。唯一、光学異性体を持たないアミノ酸なので、テストでは「光学異性体が なかった」という条件文があったら、そく 「ははーん Gly だな」となる。

水素 グリシン。水栗。甘栗。うーん。いい ごろがない。

   

Ala。アラニン。

Glyの次に単純なアミノ酸。メチル基が くっついた。とにかく ありふれたアミノ酸なので 、、、、「あら ここにも!あらら ここにも 確認!」と 覚える。

   

Ser。セリン。

アミノ酸に 共通した こじつけ方は、必ず、-CH2-が 入るということでしたね。セリンの主役は ヒドロキシル基。これに 注目する。

「アルコールのつまみに パセリ食べる。」

         

Phe。フェニルアラニン。(フェニル基が 入っているから 文字を強調しています。)       

今度の主役は フェニル基。ベンゼン環が くっついたやつを Phenyl基と呼ぶ。Phenol とは OHが Phenyl に くっついたから 語尾を ol に 代えたのだ。

名前は 単純で、アラニンに フェニル基を くっつけたから フェニルアラニン。

      

Tyr。チロシン。          

これも フェニル基が 入っている。そして、OHが くっついて フェノールが くっついた状態になっている。

「次郎、笛に乗る。 」   は どうかな。次郎は みなさんの身近にいる 次郎さんを 想像してみてください。

      

Cys。システイン。(S が 入っているので 強調してます。)       

お肌に いいシステイン。なにかと ショコラBBとか 美白サプリに 入っています。主役は 有機化学で これしかでてこないチオール基。(thiol 基)-SH。これは 酸素で カンタンに酸化されて、-S-S- ジスルフィド結合します。(disulfido結合)これにより βシート構造の たんぱく質が できる。とにかく たんぱく質に多様性をもたせるのに とっても 役になっている-S-S- ジスルフィド結合。

このアミノ酸が あるときは、硫黄反応でわかる熱濃NaOH で たんぱく質を すべて分解して、ばらばらにする。酢酸鉛をいれて 分解した アミノ酸のなかの 硫化物イオンと 鉛イオンを 反応させて、PbSを 沈殿させる。これは システインの検出方法。

BUT!  メチオニンを確認することができない。熱濃NaOHでも メチオニンのように 内側にあるSは 分解しきれないから。

主役は S ということで 「エス が IN 」と覚える。

       

Met。メチオニン。         

同じく、含硫アミノ酸だけど、マイナー。

「MEDDLE に Thio が IN」かつ 「メタン Thio  にー個 炭素」

                                            C-   S-   C-C-

以上、中性アミノ酸。

   

というわけで 酸性アミノ酸。2個。Asp 。Glu。

Asp。アスパラギン酸。

名前は アスパラに 入っていたらから という理由で つけられたので、割と覚えやすい。

アミノ酸に 共通した こじつけ方は、必ず、-CH2-が 入るということでしたね。というわけで、一個しか -CH2-が 入らない アスパラギン酸。主役は カルボン酸。

「アスパラドリンク   一本 いっとくぅ~?」という CM を 思い出せば、-CH2-が 一個だとわかる。

   

Glu。グルタミン酸。

味の素。日本人が かつおぶし や にぼしのダシから 抽出した。まさに 伝説の調味料。

-CH2-が 二個はいる。つまり、

「あ の も と。あ Di のもと。Di といえば 2 じゃん」

ふぅー。危ない こじつけですが、なんとか 覚えられます。

      

さあ   準備はできました。あとは ご自分で アレンジして、全部で 10個のアミノ酸の側鎖と 名前を一致させてください。

暗記ではなくて、「こじつける練習」「思い出す練習」に 集中してください。

それが 二元論的学習。

         12.2 アミノ酸の pH

                 12.2.1.アミノ酸の 双性イオン

ひとつの化合物の中に、アルカリ性の アミノ基 と 酸性の カルボキシル基が 入っていると、水の中で 電離したとき、アミノ基がプラスに帯電し、カルボキシル基が マイナスに帯電する。この plusとminusが 共存したイオンのことを 双性イオンと呼ぶ。

                 12.2.2.中性アミノ酸を 2価の酸のように 扱う。

酸塩基のところで すでに 解説しましたけど、酸性物質は(アルカリ性物質も) 溶液の pHによって 存在するイオンの状態が 違います。

復習しましょう。

たとえば 2価の 硫酸。H2SO4

pH 低い→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→高い

H2SO4(0)                                     HSO4(-1)                            SO4(2-)

左から順に、イメージを 表現すると、

pHが 低いほど、Hイオンが いっぱいあるってことだから、自分よりも強い酸に負けてしまって、Hが 放出できないイメージ。

pH が 高くなるに連れて、Hの数が少なくなり、自分も Hを 放出できるようになる。

そして ついには、自分の持っているHを すべて 放出し終える。

(硫酸のように 強い酸の場合は、このすべてのHを 出し終えるpHが 酸性のほうに大きくずれている。一般に、強酸であるほど、左にずれて、弱酸であるほど、pH=7に近づく。)

同様に、

アミノ酸についても イオンの状態を pHで 追う。

双性イオン  H3N-C-COO(0)の状態で イオンがプラスマイナス0の状態。

pH 低い→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→高い

H3N-C-COOH(+1)              H3N-C-COO(0)                   H2N-C-COO(-1)

というわけで

たしかに イオンの価数は 硫酸の場合と違いますけど、同様に 推移しているのが わかります。

だから 二価の酸とまったく同様の定式が可能なんです。

なにも 新しいことを習わずに、アミノ酸の pHを 定量することができる。

                 12.2.3.等電点のpHを定量する

等電点というのは 「等しい 電荷の数になり、アミノ酸溶液に コンデンサーをつっこんで 電気泳動させようとしても、動かないpH」のこと。

つまり、

99%が 双性イオン  H3N-C-COO(0)の状態

0.5%が                  H3N-C-COOH(+1)

0.5%が                 H2N-C-COO(-1)   として イオンが存在している溶液では 電気泳動することが ほとんどない。 

普通、 等電点のpH を pI と 表す。

pI= (pK1+pK2)/2

これは 絵を見たら、一発で わかりますよね。(絵は 後日。)

    

         12.3.たんぱく質。

                 12.3.1.アミノ酸のポリマーがたんぱく質

アミノ酸は リボソームという細胞小器官で  結合されて、たんぱく質になる。

一般に、アミノ基と カルボキシル基が くっついた結合を アミド結合、Amide bond と呼ぶけど、

アミノ酸由来の アミノ基と カルボキシル基が くっついた結合は ペプチド結合、Peptide bond と 呼ぶ。

また、ペプチド結合を もった複数のアミノ酸の総称を ペプチドと 呼ぶ。

だから 2つのアミノ酸が くっつくと dipeptide

          3                                  tripeptide

          4                                  tetrapeptide

          5                                   pentapeptide

          6                                   hexapeptide

         10個以上                          polypeptide とくに 50個以上の 機能を持ったポリペプチドのことを たんぱく質と呼ぶ。

普通、たんぱく質は アミノ酸が 100個以上 つながっている。しかも そのたんぱく質どうしが さらに 戦隊もののロボットように くっついて 巨大な複合たんぱく質をつくる。たいていのたんぱく質は 複合たんぱく質。

たんぱく質どうしは 鍵と鍵穴が あって、きわめて正確に、特定のたんぱく質のみと 結合して、複合たんぱく質を作る。この正確性に科学少年少女は 魅了されちゃうわけです。カンタンにエラーなく たんぱく質ができるからこそ、みなさんは こうして パソコンのディスプレイの文字を読むことができるわけです。

    

         12.3.2.  ポリペプチドの構造解析をする。

たんぱく質5000プロジェクトというのがありまして、人間の生命活動に 重要な役割をはたしているたんぱく質の構造を すべて明らかにしようという 世界的プロジェクトが 進行中です。人間のDNAが すべて 解明されて、今度は、本丸に 切り込んでいくわけです。生命科学はものすごい勢いで 進歩します。残念なのは、その牽引をしているのは、アメリカだってこと。日本は 後手にまわっている。やっぱり 日本は車、家電の科学立国なんですねー。生命科学立国を目指しているアメリカは、かなり 先を行っています。その遅れをとりもどすのは、願わくば、この記事を読んでいる あなたであって欲しい。そんな気持ちで、わたしは 情報を公開します。内輪で受験戦争している暇はないんです。あなたは 日本代表になって、世界の代表と 戦ってください。

さて、前置きが長くなりました。

「ポリペプチドの アミノ酸どうしが どうやって つながっているかを調べる。」

普通 左を N末端 →→→→→→→→→→→→→→→→→→→→右をC末端とします。

あとは パズルゲーム。

フェニル基が 入っているアミノ酸の カルボキシル基のみを 切る酵素 とか 都合のいい酵素が 出てきて、Aが Bと C になったりします。

それを 条件を 頼りに 組み合わせていくだけ。パズルみたいに、外枠を 決めて、どんどん 内側を埋めていくイメージです。

場合わけする必要もなく、ピースを 埋めていけばいいだけ。事前に必要な知識は、10個のアミノ酸の特徴を 知っていることのみ。

いくつか 例題を 解く練習をすれば、東京大学だろうが、早稲田大学だろうが、同様に、解くことができます。難しい問題を作ることができないので、見つけたら、一番、最初に解きましょう。時間がなくなって、解けなかったとなると 相当 点差がついちゃいますよ。それは もったいないですから、やはり 見つけたら最初に この問題を解くのが 得策。

   

         13.4     たんぱく質の検出方法。

1.ビウレット反応。Biuret 反応。「ベルベットは 紫色」

尿素が熱分解した ビウレットという化合物と 銅イオンが 錯体をつくることで この反応が 見つかったので、ビウレット反応と呼ばれているんですが、

たんぱく質を 検出するのも ビウレットを検出するのも、ビウレット反応と 呼びます。

たんぱく質を アルカリ性で 銅イオンと 混ぜると、たんぱく質のペプチド結合と 銅イオンが 錯体をつくります。錯体を作るには、2つ以上、ペプチド結合が ないとだめ。

「ベルベットは 紫色」と 覚えてください。

ちなみに Buret、ビュレットは 滴定するときの道具で  発音が似てるだけでなんの関係もありません。

2.キサントプロテイン反応。というか ニトロ化です。「黄さんと プロテインの反応」

Phenyl 基の入った、フェニルアラニンや チロシンが たんぱく質にはいっていると、ニトロ化して、黄色くなる。

亀田和久ネタとして 有名なのが、むかつく先輩を ニトロ化作戦。

むかつく先輩の手に 硝酸をこぼすと、皮膚のたんぱく質が ニトロ化されて 黄色くなります。そこで すかさず、「先輩! すぐに 中和しなくちゃ!」といって、事前に準備しておいた アンモニア水を ニトロ化された手にかける。すると、黄色だった先輩の手は オレンジ色に!強調されます。

3.硫黄反応。システインの入ったたんぱく質にのみ 有効。

NaOHでたんぱく質を 融解させて、酢酸鉛で PbS沈殿。黒沈。

4.ニンヒドリン反応。これは アミノ酸とたんぱく質の検出に使える。「ひどい!青ざめる妊婦反応」

ニンヒドリンという有機物質と アミノ酸のアミノ基が結合し、遊離し、 錯体をつくって 鋭敏に反応します。

CSI なんかでは、犯人の指紋や 被害者の血痕を ニンヒドリン溶液をしゅしゅっと やることで 浮き上がらせます。どんなに 血痕を 洗剤で洗い流そうと、たんぱく質は くっつきやすいので、 青紫色に 光って動かぬ証拠になる。少量でも 残っていたら、鋭敏に反応するからこそ、CSI 御用達の 検査薬なんです。

 

13.合成繊維、合成樹脂 

        13.1 合成繊維。

合成繊維には 縮合型と 付加型の2種類がある。

また、縮合型には アミド結合系と エステル結合系の2種類がある。

                  13.1.1.ポリアミド系

A。6.6-nylon

adipic acidと  hexamethylendiamine を加熱して作る。デュポン社の看板商品。

でも アジピン酸は あんまり 反応性がないので、実用的じゃない。そこで、

アジピン酸di chloride を 使う。COOHの代わりに COClになっている。

ちなみに、どうして わざわざadipic acidと hexamethylendiamineを 使う気になったかというと、デュポン社のひとが 頭がよかったから。

なんと このふたつの物質は、フェノールから 作り出すことができる。フェノールを開環して アジピン酸を 作り出し、有機合成で ヘキサメチレンジアミンを作り出す。

B。6-nylon

εカプロラクタム の 開環重合。

あんまりでません

                 13.1.2.ポリエステル系

A。PET。Polyethyleneterephthalate.

terephthalic acid  and  ethylenglycol で  エステル化。

                 13.1.3.付加重合系

A。vinylon

あんまり 使われていないのに、日本人が作ったという理由だけで、異常に 注目されている物質。工学部の作業服、テント、漁業用の網に 使われている。

高分子の 反応割合問題は 理論値反応量テーブルで  係数に 100 と αを 使いましょう。

そっちのほうが 想像しやすいから。詳しくは 以下、記事参照。

         13.2.合成樹脂。

定量する的問題として 出題されることはありません。安心してください。

出てくるのは、陽イオン交換樹脂を つくるときの スルホン化の割合問題。

これも 以下、記事参照。

熱によって 可塑するか  硬化するか は ポリマーが  直線構造か 立体構造か で きまります。

A。Formaldehyde 利用系

phenol 樹脂

尿素樹脂

メラニン  樹脂

名前を覚えればいいだけ。定量的問題は でません。

B。グリプタル樹脂。

「グリ」セリン と 「フタ」ル酸 が くっついて グリプタル。

         13.3.高分子系の 計算問題

n を つかって 抽象化すると、帰納的に理解しにくいので、

100 とか わかりやすい数字で  具体化して 計算するのが こつです。

以下、後日 記載。

         13.4.ゴム

                 13.4.1   ゴムの名前と 作り方。

                 13.4.2.ゴムの高分子計算

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無機化学データベース。

おもに 亀田和久、卜部吉庸の影響を受けて作られています。他のデータベースをお求めの方は、 www.ndthikaru.com/kagaku.html を ご覧ください。私は、以下の参考書を使ったイメージを持っているので、参考書が一致していたほうが、勉強しやすいですよ。

わたしは 上の卜部吉庸の本と、資料集をベースに 亀田和久の授業でのエッセンスを 入れて、以下の記事を 書いています。言葉が少なくて、わかりにくいとお感じになるかもしれません。それは 卜部吉庸の本とわたしの記事を 交互に読めば、解消されると思います。わたしは余計な説明を そぎ落とした 核心を突く言葉でイメージを 表現するように 心がけています。

無機の 勉強法。

科学的な 理由付けで 思い出す。あるいは

語呂合わせで 無理やり覚える。

の 2種類。覚えていれば、点数になるんだから、受験化学の基礎体力ともいえます。

目次

4.無機化学

4.1.非金属元素とその化合物

「1.水素と希ガス」 「2.ハロゲン」 「3.ハロゲンの化合物」 「4.酸素と硫黄」 「5.硫酸と硫化水素」 「6.窒素とリン」 「7.アンモニアと硝酸」 「8.炭素とケイ素」 「9.気体の発生と捕集」 「10.陰イオンの検出」

4.2.典型金属元素とその化合物

「1.金属元素の分類と特徴」 「2.金属の精錬」 「3.アルカリ金属」 「4.ナトリウム化合物」 「5.マグネシウムとアルカリ土類金属」 「6.アルミニウム」 「7.亜鉛・スズ・水銀・鉛」

4.3.遷移金属元素とその化合物

「1.銅とその化合物」 「2.銀とその化合物」 「3.鉄とその化合物」 「4.クロム・マンガンとその化合物」  「5.金属イオンの沈殿反応」 「6.金属イオンの分離」 「7.無機物質の利用」

4.4. 酸化数一覧データベース

4.無機化学

4.1.非金属元素とその化合物

「1.水素と希ガス」TOP

         1.1.水素の作り方。

A。水素イオンを酸化剤として、Redoxさせる。REDOXは 酸化還元反応。

中心イメージは 「2水素イオン+ e → 水素ガス ぷくぷく」

酸性溶液で 水素イオンと 還元剤(多くは 金属)を 反応させるなら うえの イメージを そのまま使う。

一方、

アルカリ性溶液で 両性金属の還元剤と 酸化還元反応させるなら、うえのイメージを ちょこっと いじる。うえの両辺に 「2 水酸化イオン」を 足すのだ。そうすると、

「2 水 + e→ 水素ガス+ 2水酸化イオン」となる。

これが アルカリ性での 水素イオンの 酸化剤の式。

酸化剤の式が、酸性か アルカリ性か で  変化するのは、水素イオンと 酸素イオンの式だけです。

ですから しっかり 覚えてください。

これが わかれば 「水 と アルカリ金属が 反応して、水素が でてくる」のが よくわかります

水が 酸化還元反応しているのではなくて、水素イオンが 酸化剤として 働いているというのが 本質です。

B。水を電気分解する。

水にリン酸とか 水酸化カリウムとか を 入れて、酸性あるいはアルカリ性にすると 完璧な中性よりも 反応しやすくなります。

どっちに pHが 傾いても、材料が増えるからです。

C. 化学工業会社は 海水を 電気分解するときに 水素、塩素、水酸化ナトリウムを 製造しています。

住友化学とか 三菱化学あたり やっていそうです。知りませんけど。

         2.2.水素の性質。

A。宇宙で一番存在する 原子。「おっしゃる手」と「水兵」でしたね。

水素 の次が He

B. 水素イオンは 酸、アルカリの 酸性を 作り出す。

水素イオンというか 陽子である。

C。水素ガスは 還元剤としても 使える。

まあ、水素は あんまり 無機では とりあげられません。

 

         2.3.希ガスの性質。

A. 覚え方。変な ねーちゃん ある日、 クリプトン星人。

まあ 教育的配慮で、ごろは 変更させていただきました。

B. 反応しない。

反応しないのは、S P で  閉殻構造になっているから。

製法は 知りません。核融合でも できますけど、天然では 放射性同位体が 崩壊するとき できるものが 地殻に 残っているらしい。

というわけで、He は 天然ガスのなかに 入っていることが 多いらしい。どうして 宇宙に 拡散せずに 、地球に残っているのか なぞですよね。(He 目当てに 戦争が起こるほど、Heは 資源として 貴重なんです。カンタンに 合成できませんから。)

Arは 空気の中に 結構 混じっているので、空気の分留で 取り出します。

反応しないので、真空管のなか ちょこっと 入れて、放電させて 色を楽しみます。

「2.ハロゲン」TOP

         2.1.Halogen  よく 記号で ハロゲン族は X と まとめて 表現される。

A. 価電子7個 で あと 電子一個で 最高に 安定する。だから、電気陰性度が めっさ 高い。

電子ホシガリータ の ハロゲン。そして 欲しがり 四天王。

なかでも 最強なのが シベリアのヒグマと 恐れられたフッ素。

以下、復習すると、

次が 難波の闘魂 横綱と 名高い 酸素。

次が、マサイ族の伝説 戦士  NCl 。

次が 、くさい くさいマン Br

次が 、アメリカの マフィアと 渡り歩く 敏腕科学捜査班 刑事 CSI。

そして 普通の 兄さん 水素。

         2.2.ハロゲン単体の性質。

覚えどころは いっぱいあります。テーブルを作って 覚えましょう。

A. 常温での 三態。

GGLS。

B. 色。

黄色、黄緑、茶色、黒紫。

ここらへんは、語呂合わせとか する前に、写真を 何度も 見てたら、覚えちゃいますよ。

C.フッ素ガス。

最強の猛毒。吸ったら 即 天国へ。

製法は、融解塩電解。

水と反応して 電子を奪ってこれるほどの、最強の酸化剤。やはり 横綱に勝てるのは、ヒグマしかいない。さすが、哺乳類最強の動物やで。

フッ素+水→ フッ化水素+酸素

D.塩素ガス。

これまた、酸化力が 強いので、猛毒。ナチスドイツでは 毒ガス室送りになると、これを 吸わされたらしい。

製法は、還元剤としての 塩化物イオンを 酸化してもらう。

あるいは 酸化剤としての 次亜塩素酸イオンを 還元してもらう。 の 2種類。

化学工場では、海水の電気分解のときに 手に入れてる。水素と 一緒。

   

水に 溶かすと、自己酸化還元反応して、塩素イオンと 塩素酸イオンに分裂する。

金持ち(還元剤)→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→貧乏(酸化剤)

塩化物イオン(-1)

             →塩素ガス(0)

                    →次亜塩素酸(+1)→亜塩素酸(+3)→塩素酸(+5)→過塩素酸(+7)

上の ○塩素酸 は ○塩素酸イオンとして も いいです。

どうして こういう名前の付け方になったのか?

それは このオキソ酸のなかで 一番安定していたのが、塩素酸だったからです。どうして、安定したかは 知りません。

まあ HClO3 と 同様に、H2SO4 や HNO3が なぜ 安定したかわからないのと 同様です。たぶん、形が良かったからだと 思います。

塩素酸に関しては、IUPACの 正式名称のほうが 理にかなった名前になっていますが、覚えても 試験に出ないので、あんまり 意味がないです。

   

そして さらし粉。通称、さらしっ子。

塩化 次亜塩素酸 カルシウム が なぜか さらし粉 という名前になってしまいました。くるってますよね。

さらしっこは 酸化剤ですから、還元剤と反応させて、塩素ガスが ぶくぶくでてきます。

   

塩素の実験的製法。

酸化マンガンと塩酸concで 酸化還元反応すると 塩素ぶくぶく。

塩酸concは 気化しやすいので、水に くぐらせて、吸収させて取り除く。

水を 使ってしまったので、今度は 乾燥剤である 濃硫酸に くぐらせる。

そして やっと 純物質の塩素ガスが 下方置換で 手に入る。塩素は 水に溶けますから、水上置換は できません。水に くぐらせてるのは、HCl を 除去するためなので、仕方ない。肉を切らせて 骨を絶つ作戦です。

E.  臭素リキッド

はっきりいって ほとんど 試験に出ません。水と 反応して、塩素と同じように 自己酸化還元反応する ことぐらいしかでません。

F. ヨウ素 ソリッド

ヨウ素 分子は ヨウ素でんぷん反応で 注目を浴びる物質です。

昇華性である ということが よく 昇華の説明に 使われます。

水には 塩素、臭素、と同様に 自己酸化還元反応して 溶けます。

 

また、イソジン という うがい薬があります。ヨウ素は 体内に入っても たいして 悪さをすることもないし、アレルギー反応もしないし、中毒になることもないので、消毒に よく使われます。(海草の 紫色は ヨウ素の色です。つまり、海草をたべると ヨウ素を食べることになる。でも、だれも 中毒を起こしていないことからも、安全だということがわかります。)

なぜ、ヨウ素が 消毒に つかわれるかというと、ヨウ素ソリッドには 酸化力があるからです。ウィルスや 細菌を 酸化剤で やっつけるというわけ。

でも、ヨウ素ソリッドは 無極性なので  極性溶媒である水に 溶けません。溶けたら、自己酸化還元反応してしまいます。

そこで 考え出されたのが、「3ヨウ素化物イオン」として 水に溶かすこと。

これにより イソジンが 商品化に成功しました。プロジェクトX です。

ヨウ素ソリッド+ヨウ化物イオン?3ヨウ素化物イオン

という 平衡が 成立します。KI が 溶けている 水に、ヨウ素ソリッドは 3ヨウ素化物イオンとなることで 溶ける事ができる。

酸化剤として ヨウ素ソリッドが 消費されたとき、3ヨウ素化物イオンが ヨウ素ソリッドを 補充することで、効き目を 長持ちさせるというわけ。

   

ちなみに、ヨウ素が でんぷんと 発色する理由は、

でんぷんの螺旋構造のなかに、ヨウ素が すぽっと 入り込むことで、

グルコースと ヨウ素の 錯体のようなもの (包接化合物)が できる。

ヨウ素は グルコースの余った 電子を うばいとって、励起する。このとき、可視光を 電子が 吸収することで、 みごとに 発色する。

この反応は かなり 敏感で、ちょっとでも ヨウ素が でんぶん溶液中に 存在すると、瞬時に 発色する。

だから、酸化還元滴定で この反応を 利用すると、正確な 値を 定量することができる

   

ちなみに、「KI でんぷん紙」という 酸化力のあるガス、あるいは 液体かどうか 簡易に 調べられる 指示薬がある。

これは 酸性、アルカリ性かを 調べる 「リトマス紙」の 酸化還元反応ヴァージョンのようなもの。

つくりかたはカンタンで、KI を 普通の紙に しゅしゅっと かけるだけ。紙には、もともと つなぎとして でんぷんが 入っているため、米粒を用意する必要はないのだ。

もし、酸化力のある ガス、液体が KIでんぷん紙に 触れると、紙のなかの ヨウ化物イオンが ヨウ素分子に 酸化される。すると、紙の中のでんぷんと ヨウ素でんぷん反応する というわけ。青紫色に ぱっと 変わります。

「3.ハロゲンの化合物」TOP

         3.1.HX。ハロゲン化水素。

これまた、単体の ハロゲン とは 別に テーブルを作りましょう。

         3.2.HF。牙と 爪をぬかれた ヒグマ。

沸点が 低く、さらさらっと 気体になります。HFは 空気よりも 軽いけど、空気中では、会合しているので、下方置換で 収集します。

作り方は、蛍石を 濃硫酸で 追い出し反応する。ぷくぷくっと。濃硫酸を 使うときは いつでも 加熱すると 覚えてください。

HF は 弱酸です。水の中で HF は 互いに 会合して、水素結合で スクラムを組んでいます。

H→F (レベル40)  vs     H→O(レベル35)←H

上の ヒグマ対 横綱の戦いを見てください。O のほうが 弱い。

もし 、HF が 電離して H を 水に 与えるには、H は HFどうし の スクラムから 離れて、水の中まで いく必要があります。

無理です。

HFの 水素結合のほうが、水の水素結合より強いんですから。

だから、弱酸なんです。

    

フッ化水素の くもりガラスづくり。

ガラスを溶かす 不思議な性質を持っています。

この反応は、変な置換反応なので、SiF4は  モデルのSHIHOに 登場していただいて ごろで 覚えましょう。

シリコンについた O を F に 置換させると、SHIHO が でてくる。(4フッ化ケイ素がでてくる)

「ちょっと あんた どきなさいよ!」と F が O を 押しのける。

F に 負けた O は あまった H と くっついて 水になる。        と 覚える。

両辺に 2HFを足して、H2SiF6 を 作っても良いです。(Hexa flvoro ケイ酸)

この SiF4 。実は、錯体です。正四面体の錯体。

一方、H2SiF6は 正8面体の錯体。ま、どうでもいいです。

ときどき 国立2次で 出ます。

    

HFは ほとんど 電離しないので、銀イオンとは 沈殿しない。

         3.3.塩化水素

A.製法。  塩に 濃硫酸を入れて、加熱、、揮発反応で、HCl だけ ぷくぷくっと 出てきます。

空気より、重たくて、水に溶けるので、下方置換。

また、

塩素ガスの水への溶解でも できる。自己酸化還元反応。

B.強酸。

強酸の塩酸ガスと アンモニアガスを くっつけると、白煙が生じる。中和して、塩が 煙に見えるのだ。

C. 銀と 沈殿。白色

あたしゃ しおかけた ぎんなん すいぎんだ。

塩化物イオンと  Ag        Pb     Hg2          で 沈殿形成。

         3.4.臭化水素。

A.製法。

臭素を 水に混ぜて 自己酸化還元反応。

B.強酸

だけど 実用してない。

C. 銀と 沈殿。淡い黄色

         3.5.ヨウ化水素

A.製法。

ヨウ素を 水に混ぜて 自己酸化還元反応。

B.強酸

だけど 実用してない。

C. 銀と 沈殿。黄色

          3.6.AgX の 沈殿を 再溶解させる。テーブル。

色は 禁断の覚え方があります。  Cl Br  I  白色から 黄色へ 変色していくイメージ。

AgXが どこまで 沈殿したままでいられるか?

水、アンモニア、チオ硫酸イオン と どんどん 溶けていく。イメージ。

S は ソリッドのS

                        AgF        AgCl          AgBr            AgI       (AgS 最強カップル)

水                      ×            S              S              S               S

アンモニア            ×            ×             S              S              S

チオ硫酸イオン      ×          ×              ×              S             S

シアノ酸イオン       ×            ×            ×            ×               S

銀は 上の イオンに とられて、錯体になってしまう。

「4.酸素と硫黄」TOP

         4.1.酸素ガスの製法。

A 塩素酸カリウムを 酸化マンガン触媒で 熱分解反応。塩化カリウムと 酸素ぶくぶく

B 過酸化水素を 酸化マンガン触媒で 熱分解反応 。水と 酸素ぶくぶく

C 電気分解。酸素イオンの 電子が 奪われて、ぶくぶくうう。横綱酸素も、電気分解には かなわなかった。

D 空気の分留は 工場。

         4.2.酸素ガスの性質。

酸化剤として  燃焼を助ける。

助燃剤データベース。  酸素と フッ素。

         4.3.酸化物。

酸素とくっついた 非金属と 金属。

アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物は 水に溶けて、アルカリ性になる。

塩基性酸化物

たとえば CaO + 水 → Ca(OH)2

両性金属は 水に溶けて、酸性にも、アルカリ性にもなれる。

両性酸化物

たとえば ZnO + 水 → Zn(OH)2(アルカリ性の水に溶かす)

            ZnO + 水 → H2[Zn(OH)4] (酸性の水に溶かす)

非金属の酸性酸化物

たとえば  CO2+ 水 →H2CO3

これは 酸、塩基の中和のところで やりましたね。

         4.4.オゾン。

着色ガスのひとつ 青。

着色ガスデータベース。小曽根青い ドラえもん。

塩素 黄緑。二酸化窒素 赤。フッ素 黄色。

         4.5.硫黄の単体。

A。名前。やっほー 単車で ゴム   の 同素体。

しゃほう が 宝石みたいはやつ。

単車が  暴走族の つんつん 頭。やっほーと単車は S8の王冠型。

ゴムは くろいやつ。これは ポリマーになっている。

B 製法

硫化水素と 二酸化硫黄の 酸化還元反応。→S← 

温泉でよく見る 湯の花とは じつは 単車硫黄だったんですね。

C  単体は お金持ちなので 還元剤としてはたらく。

         4.6.硫化水素

A 超 お金持ち。還元剤。

B  火山ガス。腐乱臭。腐った卵。猛毒。

C  製法。

硫化鉄を 酸で 追い出し

D。水に溶けて、 弱酸性。

溶解度積のときに よく使います。金属を 分離するために。

pHを コントロールすると 硫化物イオンの mol 濃度を 正確にコントロールできるから。

硫化物イオンは たいていの金属 つまり 男と カップルになれる。まさに 魔性の女です。

カップルになれないのは、アルカリ男と アルカリ土類男のみ。

         4.7.二酸化硫黄

A.製法

熱濃硫酸と 金属の 酸化還元反応。

亜硝酸ナトリウムを 濃硫酸で 酸化還元反応。

黄銅鉱を 燃やすと 出てくる。つまり 硫化金属の燃焼。

硫黄 単体の酸素燃焼。

石油の中に含まれているので、酸性雨の原因になって ヨーロッパでは 深刻な被害が出た。

そこで、石油を脱硫して きれいな ハイオクにする。エネオスが よくやっています。

B. 水に溶けると 亜硝酸。

弱い酸です。

C。 漂白作用。

二酸化硫黄は とけて 亜硝酸になると 他人から 酸素を奪って 硫酸になりたがる。つまり、還元剤なのだ。

この還元のときに うまれた 水素イオンが アゾ化合物の N=N に くっつくことによって、脱色する。

かなり おだやかな 漂白作用。一方、塩素の漂白は 酸化剤としての塩素が アゾ化合物ごと ぶっこわして 色を脱色する。

         4.8.チオ硫酸

チオ硫酸というか チオ亜硫酸だと 思う。でも テストで チオ亜硫酸と 書かないように!

A 製法

亜硫酸に 硫黄単体を くわえて加熱すると、チオ亜硫酸ができる

B  ヨードと タッグを 組んで、ヨージメトリーをする

このときにしか この化合物を使うことはないでしょう。

ヨウ素に対する  標準還元剤となっている。

というのも、ヨウ素のような 弱い酸化剤でも 繊細に反応してくれるから。

S2O3→ (1/2)S4O6

もし、強い酸化剤と 酸化還元反応すると 一気に S まで 反応が すすでしまう。

ちなみに H2S4O6は 4チオン酸 という 。名前を聞かれることはまずない。

Tetra thion 酸 かな。

「5.硫酸と硫化水素」TOP

        5.1.製法 接触法。

黄銅鉱を 燃やしたときに出た二酸化硫黄を 酸化バナジウムという強力な酸化剤で 三酸化硫黄にする。

それを

発煙硫酸と くっつけさせてピロ硫酸にして 濃硫酸の できあがり。

         5.2.濃硫酸の性質

A  不揮発

ということは 相手を 揮発させるときには もってこい

NaCl から 塩酸ガス

NaNO3 から 硝酸ガス

B  炭化

脱水が 行き過ぎて、炭素だけにしちゃう

グルコースを 炭素だけにする反応は まさに マジック。

C  脱水

脱水剤、乾燥剤。

D   溶解度が 異常に でかい

だから 濃硫酸を プールに 投げると、爆発する。

濃硫酸の中に 水を入れるのは、沸騰した 油に 水をいれるようなものです。油で 揚げ物の料理をしたことがあるなら わかるだろうと思いますが、水は おもいっきり はねるのです。はねが 水の熱さを 味わった人は、 濃硫酸に水を入れるなんてことしません。

大量の水の中に、すこーーーーしずつ 硫酸をいれて 冷ましながら、希硫酸にする。

E。熱濃硫酸だけ 酸化力がある。

だから 濃硫酸にも 希硫酸にも 酸化力はありません。

でも、水素イオンは 酸化力があるので、水素が 反応します。

F。スルホン化剤。

ニトロ化は 混酸

G  濃硫酸より 希硫酸のほうが 酸性が 強い。

H。濃硫酸 は  とろーん。

質量%濃度は 96%まで いける。重い。

I。沈殿形成。

「ばかなりゅうさん 白沈ね。 」と覚える。

J。硫酸塩は 水和しやすい。硫酸イオンが 水を おびき寄せる。

錯体のように、正8面体構造になって 水和物を作る。

「6.窒素とリン」TOP

         6.1.窒素ガス

A 製法   

亜硝酸アンモニウムを 熱分解。亜硝酸のN と アンモニアのN が くっつく。

工場では  液体空気を分留

B とにかく 反応しない。

でも、高温高圧になると、酸素と反応して NOx になる。だから 車は NOx 製造マシーンなのだ。エンジンの中で、空気中の 窒素と酸素が くっついて NOxになる。

そのため エンジンのマフラーには 触媒が 入っていて、NOx を 窒素と 酸素に 戻す。

         6.2.窒素の酸化物。

金持ち→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→貧乏

N2O         NO      N2O3     NO2( N2O4)    N2O5

+1         +2       +3          +4              +5

A 一酸化窒素の製法

希薄硝酸を 金属と 酸化還元反応。とくに 銅の反応を覚える。

「さん ぱ にじゅうし さ」と 覚える  3×8=24 さ!

3銅+8硝酸 →2NO+4水+3硝酸銅

水に溶けないので、水上置換

B   二酸化窒素の製法

とくに銅に 濃硝酸。

「いいよ いい にゃっきにゃっき 」と 覚える。

1銅+4硝酸→1硝酸銅+2に酸化窒素+2水

C 一酸化窒素、二酸化窒素の反応性は 下の硝酸の記事を 参照。

         6.3りん の単体。

A。P: きりん と せきりん☆

キリンは ピヨピヨ鳴く。とにかく 危ない生き物。伝説の人殺し動物。(さわっただけで 人を殺せる。致死量は 0.1g)

ほっとくと 自然発火する。墓場での人だまの正体は キリンらしい。土葬していた時代、人体の中の りんが 土の中で 微生物によって、分解され、腹の中に たまった りんのガスが 破裂して ぽわっと 出てきたのが 人だま。きりんは 燃えるとき、自然発火し、青く燃えるのだ。だから、墓場では ひとだまが 浮いているんですね。

きりんは 酸素と 自然発火するので、水の中で 保存する。なぜ、水なのかって言うと、極性溶媒で 安上がりだから。P4 は 正四面体の形をしているので、無極性。だから、石油とか 無極性溶媒にいれちゃうと、溶けて、行方不明になってしまうので、極性溶媒に溶かす。

せきりん☆は 安全なポリマー。キリンも つながれてしまえば毒性がなくなる。マッチ箱の赤いやつが これ。着火剤であって、燃えるほうではない。

マッチで 起こっている化学反応は 次の通り。

マッチ箱の側面にあるのは、せきりん☆。マッチ棒の頭と摩擦すると、摩擦熱により、せきりんから、きりんが遊離する。遊離したきりんは すぐに酸素と反応して、燃える。

この燃焼熱により、マッチ棒の頭に練りこんである粉上の硫黄単体が 酸素と反応して ドミノ式に燃える。

今度は、その硫黄が燃えた燃焼熱で、おなじく頭の中に練りこんである塩素酸カリウムが MnO2触媒のもと、熱分解して、酸素を放出する。これで 足りなくなった酸素を 補充して、いっきに しゅわわわっと 燃える。それが 軸木に 燃え移って、安定して 燃え続けるというわけ。

もともと、マッチは ヨーロッパ王族おかかえの 錬金術に研究のなか 生まれた。化学の黎明期は こうした 錬金術研究が すべての基本となっている。

もともと 不老不死の薬を作ろうとしたのが、きっかけなんだけど、生命のみなもとを研究していた錬金術師は おしっこの中から、りん を 抽出することに成功して、研究をかさね、マッチを作り出したらしい。

こういうヨーロッパにおける 中世の化学って なんか うさんくさくて いいですよね。

B。製法

歯(リン酸カルシウム)を 炭素の不完全燃焼によって 還元する。

これは 鉄の製法と似てる。カルシウムは 砂(酸化ケイ素)と からめて スラグにして 沈殿させる。

反応は 3つ分かれる。

リン酸カルシウムが 熱分解して CaO と P4O10に分かれる。

CaOが SiO2 と 中和して 沈殿する。

P4O10 と C が 酸化還元反応して  CO と P4 ができる。

         6.4.りんの化合物。

A. りん酸化物。

きりんでも せきりんでも 酸素で 燃やすと、P410ができる。ぴーよんおーてん。とか 10酸化4りん。組成式で 5酸化2りん と 呼ばれる。

10酸化4りんは 強力な 酸性の脱水剤。水と くっついて、燐酸になる。

B. リン酸

唯一の 3価の酸。中弱酸に分類される。pHが 高くないと、ほとんど 3つも水素イオンが とれることはない。

1価めは 酢酸よりも強い酸。2価めは 炭酸よりも強い酸。

水酸化カルシウムと中和して、リン酸カルシウムを 沈殿させる。

沈殿する男は 「魔性のアイドル りんたん」の名前を ほしいままにしただけに、よりどりみどり。唯一、アルカリ金属の男とは 沈殿しない。

「7.アンモニアと硝酸」TOP

         7.1.アンモニアの製法

A ハーバー法。IN 工場

パールハーバーで 酸化鉄で バーベキュー。空気の窒素と 海からの水素で あんもにや!

B   塩化アンモニウムを 強アルカリで 追い出す。

         7.2.アンモニアの性質

A。軽い。唯一、上方置換で 集める。

B。アンモニアの検出方法は、塩酸ガスとの白煙。

空中で 塩ができるので、白く煙る。

C。メジャーな 弱アルカリ。

D. 弱アルカリなだけに、もんのすごく 水に溶ける。

とにかく よく水に 溶ける。溶けるといっても、弱アルカリなので イオン化せずに 分子の状態で よく溶けている。

水との相性がいいのは、アンモニア分子は 極性分子で、水素結合できるから。Nは レベル30ですから、水と アンモニアは 兄弟みたいなもの。

E。乾燥剤に、シリカゲルは つかえない。

アンモニアとシリカゲルの穴は すっぽりの関係で、水と一緒に くっついてしまうので 使えない。

         7.13.硝酸の製法

A.「押すと割ると 法 」「アンモニア酸化法」

                  13.1  まず アンモニアを 精製します。「パールハーバー」で  窒素と水素と 鉄網から アンモニアができる と イメージ。

                  13.2.あんまりや 白金。

アンモニアを 白金で  酸素で 燃やすと NO ができる。

NOは すぐに NO2に酸化されて、

                  13.3.温水シャワーvs 冷水シャワー

50度の シャワーと NOxを 混ぜると、硝酸と NO ができます。NOは リサイクルできるので、こちらの反応のほうが 好都合なんです。

一方、冷水シャワーと NOxを 混ぜると、硝酸と亜硝酸が できてしまって、亜硝酸が 邪魔になる。

だから、温水と混ぜるほうが良い。

この反応は 「酸化数   グラフ」によって 導き出すのが 一番覚えやすいです。ごろあわせ使用としたんですけど、なかなかできなかった。

温水反応

NO←←NO2  NO2→硝酸

                  NO2 →硝酸

vs

冷水反応

亜硝酸←NO2  NO2→硝酸

         

図の解説。

→ひとつで 酸化数が ひとつ 上下します。

これで 減る酸化数と 増える酸化数の 数が 一致します。あとは 水を 上のイメージに 加えるだけで反応式が かけます。

ちなみに この 覚え方は わたしの オリジナルです。

                  13.4 UVで 自己酸化還元

13.3 の 覚え方と 同じです。

NO2←硝酸           酸素イオン(Ⅱ)→→酸素

NO2←硝酸           酸素イオン(Ⅱ)→→酸素

NO2←硝酸

NO2←硝酸

これで 4硝酸→ 4二酸化窒素+2酸素+2水

      

B。実験的製法。

NaNO3 に 濃硫酸を いれると、硝酸が 揮発する。これが 硝酸の実験的製法でもある。

   

         7.14.硝酸の性質

A 強酸

B 強い酸化剤。 

濃淡で 一酸化窒素 、二酸化窒素のように 出てくる生成物が 違う。 こういう酸化剤は こいつだけ。

普通、水素イオンよりも 強いので、硝酸溶液で、水素ガスが ぷくぷくすることはない。

一方、塩酸、希硫酸では                                                ぷくぷくする。

C  揮発性

NaNO3 に 濃硫酸を いれると、硝酸が 揮発する。これが 硝酸の実験的製法でもある。

D  光で分解する。

だから  養命酒とか ビールのビンのような 曇りガラスのビンの中に入れておく。

光分解の反応は 自己酸化還元反応。反応式は 上の式を参照。

E ニトロ化剤。

ピクリン酸    TNT のような 爆弾を作る。

ノーベル賞の ノーベルさんは TNT 爆弾を つくるのに 成功した人。儲けすぎたので、ノーベル賞を つくった。

F   濃硝酸、濃硫酸のようあ 強力な 酸化剤でも 不動態の酸化皮膜は 崩せない。

徹子にある苦労

G   すべての 硝酸塩は 水に溶ける事ができる

硝酸と 沈殿する 男なし。とにかく もてない 硝子さん。

H  硝酸イオンの 検出方法。

鉄(Ⅱ)イオンと 錯体を 作る。

希薄硝酸イオンは  酸化剤として 働き、NO ができる。

鉄(Ⅱ)イオンは 鉄(Ⅲ)イオンになって 還元剤として 働く。

この 鉄(Ⅲ)イオン と NOが 錯体になって 赤い液が濃硫酸との溶液の境界にできる。

この錯体は とにかく 不安定なので、空気で酸化して、すぐに 消えてしまう。

だから わざわざ 濃硫酸の溶液の中に入れる。

F。一升3円。王水。

「8.炭素とケイ素」TOP

         8.1.炭素の単体

同素体。

C:ダイヤ   (Dia)  炭(Graphaite)   フラーレン  C60 と C70   カーボンナノチューブ

ダイヤモンドは 永遠の輝き。正四面体構造によって くっついた 炭素のポリマー。

世界で一番硬い物質。これで 殴られたら ひとたまりもない。だから、男は 女の子に ダイヤをプレゼントしてはいけない。というのは 亀田和久のおはこネタ。

黒鉛。なまり って入っているのに 炭です。ハニカム構造の炭素が 平面状にずらーっと 並んでいる。ハイカムだけに 丈夫だけど、それが 多層構造になっているので、平面方向と 平行の方向には ずれやすい。だから 鉛筆は よく 刷りつく。

フラーレン  C60 と C70。サッカーボールの形をした おもしろい物性の同位体。

このフラーレンを 使用して、フラーレンナノウィスカーを 作って、半導体をつくったり、あたらしい繊維を作ったりして遊ぶ。

カーボンナノチューブ。日本人のNTTのサラリーマンが 見つけたことで有名。飯島 澄男(産業技術総合研究所 ナノカーボン研究センター長

炭が良導体なのは、ハニカム構造の上を πボンドによる 自由電子が 飛び回るからだけど、CNTは その性質を利用して、導線を 極限まで 小さくできる。よく ナノテクと 呼ばれるのは、分子一個分の部品をつかって、回路を作ろうとするからだ。

しかも、CNTは 繊維として 利用すると 鋼よりも 強い強度が得られる。とにかく いろんなことに 利用できるので、大量生産に成功したら、生活が変わると同時に、成功した人は大儲け。

夢が広がりますね。

         8.2.CO

A ご家庭での製法

炭素の不完全燃焼で でてくる。

不完全 酸化還元反応。

あとは まじめに

ギ酸に 濃硫酸をいれて 脱水反応。COが 揮発反応。

じゃあ ここで Cの酸化数を みていきましょう。

金持ち→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→貧乏

    (-4)CH4      (-2)-CH2-   (0)C         (+2)CO            (+4)二酸化炭素

           (-3)CH3      (-1)-CH-     (+1)CHO-       (+3)COOH

B 工場での製法

酸素なしで、高温の固体のCに  水を ぶっかけると、酸化還元反応して 水素とCOができる。

C.猛毒。

毒には いろいろありますけど、COは ヘモグロビンを機能停止にするタイプです。赤血球の中には いっぱい ヘモグロビンというたんぱく質が 詰まっています。そのたんぱく質の中心には、鉄イオンⅡが 配位結合していて、これが 酸素分子を 運搬する役割を持っている。酸素は 鉄イオンと 配位結合して、酸素の溶解度が 低い場所になると ぱっと 離れるという仕組みをもっているんだけど、COは このFeイオンと酸素よりも 強力に 配位結合して、離れなくなる。そうして、永久的に くっつくので  酸欠で 気を失って、そのまま 脳をやられて、死んでしまう。日常生活に存在する 猛毒なだけに、毎年 死亡者が ニュースで 流れます。ちなみに、タバコの中にも COが 含まれているので、タバコを吸っている人は、すぐに 息切れするというわけ。

D。還元剤。

C も COも 還元剤として 二酸化炭素になる。

とくに COは 強力で 鉄の精錬に使われる。

         8.3 二酸化炭素

A。製法

炭酸の塩を 強酸で 追い出し反応。COOHの検出反応としても有名。

炭素、COの 燃焼。

B。水に溶けて、酸性

C。石灰岩。

炭酸カルシウムは 別名、石灰岩。

石灰岩は 水と 二酸化炭素を 加えて、加圧すると、水に溶ける炭酸水素カルシウムとなって、錯体状態になる。

圧力が 普通に戻ると、再び 析出して、石灰岩になる。だから 石灰岩の地層には、鍾乳洞ができる。

         8.4ケイ素の単体

A。製法

ケイ素は シリコン産業の いしずえ。いかに 純粋なケイ素を作るかが CPUの性能をあげるポイント。原料は 海岸の砂だから ただで 手に入る。

ご家庭の台所でやるなら、砂SiO2 と Mg単体を すりばちで すって、フライパンで 加熱すれば、酸化還元反応で、シリコン単体がでる。

インテルがやっているのは、砂に コークスCを すり鉢で すって、フライパンで加熱。酸化還元反応で シリコンがでてくる。

ちなみに コークスを 赤熱して、還元するというのは  Si  Al  Fe   P の製法で やります。

B。シリコン産業。

半導体によって 、論理回路を作り出す。

シリコン単体の純度は 質量%でいうと 99.999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999%ぐらいなので、じつは、これだけでは 絶縁体になってしまう。

そこで、n型半導体では Siよりも 一個 価電子が 多い、Asを ドーピングして 半導体にする。

一方、p型半導体では Siよりも 一個 価電子が 少ない、Bを ドーピングして 半導体にする。こっちは ホールと呼ばれている。プラス電荷が 電気を運ぶのだ。

ちなみに、ものすごく 純度が 高いのを利用して、kg原器にもなっている。つまり、Siが N個のとき を 1kgに しますよ というのを Si で やっているのだ。このkg原器は おもしろくて、その形は 球。完全な球体。加工するとき、球体を作るほうがカンタンだし、球体のほうが、でこぼこを見つけるのが 容易だから。

金属光沢をもった Siの球は 人類の叡智を集めた美術工芸品です。

         8.5 ケイ素の化合物。

A。砂から ガラス産業。

砂から CPUは できるし、ガラスもできる。砂は 宝の山なのだ。

まず 砂の中の 不純物を取り除いて、ケイ酸塩だけをとりだす。

ここでつかうのが、ケイ酸の酸としての性質。炭酸ナトリウムあるいは、水酸化ナトリウムと 砂を まぜて加熱すると、中和して、ケイ酸ナトリウム塩ができる。この塩は ポリマーになっている。

これを水に溶解させる。いちおう 溶ける。とけた水とガラスのもとが 渾然一体になったジェル状の物質が 水ガラス。水と ガラスのもとを まぜるから 水ガラス。そのまんまのネーミングです。

この水ガラスに 塩酸を入れて、追い出し反応する。NaCl の塩が できて、ケイ酸が 遊離する。塩を 水で洗い流して、加熱、乾燥させると、ガラスの完成。

このとき 脱水が 甘いと シリカゲルになり、

脱水しすぎると            ガラスになる。

シリカゲルが 吸着、乾燥剤につかえるのは、

「水素結合できるから」「穴がいっぱい開いてるので、すっぽり 入ってしまう」

アンモニアは とくに 穴に入りやすい。

B。ガラスと HF

これは HF のハロゲンのところを 見てね。

というわけで もちろん HFの乾燥剤に シリカゲルは 使えません。

「9.気体の発生と捕集」TOP

         9.1「アフリカ黒人」and「水素しよ。なに?NOOOOOO!まれよ」で 覚えてください。

とにかく まとめて 覚えるのが 一番いい。

A。上方置換系と 下方置換系の 「アフリカ黒人」。つまり 水に溶けやすい気体。

「アは NH3 」「 フは フッ素系」 「 リは S系」「カは 炭素」「黒(くろ)は Cl系」「人(ぢ)はN系」

「アは NH3 」「 フは フッ素系つまり HF とF2 」 「 リは S系 つまり SO2 と H2S 」「カは C つまり CO2」「黒(くろ)は Cl系 つまり HCl と Cl2 」「人(ぢ)はNは NO2 HNO2」

B。水上置換系「水素しよ。なに?NOOOOOO!まれよ」。つまり 水に溶けにくい気体。

「水素」「しよ☆ は C系 よっつ。」「なに?N2」「NO」「OO」「OOO!」「まれよは 希ガス」

「しよ☆ は C系 よっつ。つまり メタン、エチレン、アセチレン、一酸化炭素」

というわけで

亀田和久の 白眉データベーステーブルを ご覧ください。(以下絵を 参照。)

(わたしは このデータベースを 教えてもらったときに、頭を 打たれる思いだった。知識を整理してから 記憶するというのは こういうことなのか と 感動した。学問と 初めて 出会ったと 感じたのは この授業だった。)

そして 、何回も書いて、なにもみないで 思い出す練習をしてください。どうして わたしは この テーブルを NDT hikaru用に 美しく 書き直さないかというと、きれいに並んだ知識を みて ほくそえんで 満足するのではなくて、記憶の糸を 手繰り寄せる練習をしてほしいからです。

わたしは 左脳偏重人間ではないので、定規で ぴしぴしっと 書かないと 満足できない というタイプではありません。

だから、定規を使わないし、多少 ぐちゃっとしていても まーいーや と 思えるほうなんです。ぴしっと 美しいものを作るよりも大切なことは、思い出せること、絵を想像できることなので。

つまり、ノートは 別に 汚くても良いから、脳の中では 美しく 整っていればいいと 思っているんです。

と、絵の汚さの 言い訳をしたところで、公開します。

Wwwndthikarucom_0001_13 Wwwndthikarucom_0002_8

*誤植発見。HFは  酸化力はありません。

これが できるようになれば、20点は ちがいます。偏差値でいうと 5は 上がります。

C。色のついた気体。

フッ素、塩素 二酸化窒素 オゾン

D。くさい気体。

アフリカ黒人は 二酸化炭素以外 ぜんぶ くさい。 と 覚える。

水素しよ☆系は  エチレン、NO 、オゾン は くさい。

E。酸化力のある気体。

フッ素、塩素 、オゾン、二酸化窒素。ここで 誤植。HFは  酸化力はありません。

F。水への溶解性。

水上置換のガス以外は 全部 溶ける。つまり アフリカ黒人は 溶ける。

G。空気より 重たいか 軽いか 定量する。

空気の平均分子量よりも 重ければ、下方置換できます。

じゃあ テーブルを つくりましょう。

                M             存在確率

窒素          28g           0.8

酸素          32g           0.2

Expected M =28g       ×    0.8 +    32g       ×    0.2

                 =約 29   「肉 食う気?」と 覚える。

H。本当なら、すべての気体を 水上置換で 捕集したいんだけど、水と 溶けちゃうから しょうがない。

じゃあ、他の 液体で やれば いいじゃん。と 思われた方、ナイスです。でも、 テストにでません。教科書に載ってないから。

わたしも 他の液体で 液体上置換したところは 見たことがない。なぜかは 知りません。

I。気体生成の 化学反応名を データベース。

1.追い出し反応。アンモニア、フッ化水素、二酸化硫黄、硫化水素、二酸化炭素

2.酸化還元反応。フッ素、塩素、二酸化窒素、水素、一酸化窒素、酸素、オゾン

3.熱分解。メタン(脱塩反応でもいい)、CO、窒素、酸素、二酸化炭素

4.加水分解。アセチレン

5.触媒分解。酸素、オゾン。

6.脱水分解  エチレン

7.揮発分解   塩酸    硝酸 

         9.2 乾燥剤データベース。

規則を覚えて、

例外だけ を 覚える。

例外が でてくる 気体だけを 覚える。

硫化水素、二酸化炭素、アンモニア  HF の4つ。

硫化水素は  硫酸と 酸化還元反応する。

二酸化炭素は 塩化カルシウムと くっついちゃう

アンモニアは シリカゲルの穴に すっぽりはいってしまう。しかも 塩化カルシウムとも くっついちゃう。

HFは シリガゲルと 反応して、シリカゲルを 溶かしちゃう。

ちなみに 規則は いわずもがな「酸性の気体は アルカリ性の乾燥剤を つかってはいけない」ってこと。

         9.3 保存のやり方

A。NaOH(S)は ゴム栓で PP容器

ガラスは とけちゃう。

ゴム栓にしないと、あかなくなる。NaOH は 水と 二酸化炭素と くっつく。固体になると、接着剤のフタみたいに かちかちになる。

B。きりん。

水の中。自然発火する 無極性分子。

C。Na(S)

石油の中。自然発火する  無極性分子で、しかも 水と 反応する。

「10.陰イオンの検出」TOP

陽イオンの系統分離とちがって、陰イオンの検出は ピンポイントで 調べていきます。

とはいっても、このデータベースを 覚えるというよりは、上あるいは 下にあるデータベースを 覚えていれば、自然に 導き出すことができます。

         10.1 塩化物イオン

あたしゃ ぎんなん すいぎんだ  で 沈殿。

         10.2.フッ素イオン

カルシウムイオンで 蛍石沈殿。

ガラスに かける。

         10.3.臭化物イオンとヨウ化物イオン

銀イオンで 沈殿。

酸化剤で 沈殿。

         10.4.硫化物イオン

追い出し反応で、酢酸鉛紙と PbS沈殿。

         10.5.硝酸イオン

鉄イオンⅡ を 溶かした溶液 と 硝酸をまぜて、硫酸を ゆっくり そそいで、二層作る。このとき境界に 赤い錯体が 見える。

         10.6.炭酸イオン

りんたんは 最強沈殿アイドル。アルカリ金属意外と 沈殿。

         10.7.硫酸イオン

ばかなりゅうさん 白沈

         10.8.亜硫酸イオン

追い出し反応。二酸化硫黄と 硫化水素で 酸化還元反応して Sをだす。

         10.9.     2クロム酸イオン

ふくろうなまけて 銀行赤字。

         10.10.リン酸イオン

これは なにやら 特別らしい。アンモニア溶液と Mgイオンを まぜると、白沈するらしい。

一度も 見たことありません。

4.2.典型金属元素とその化合物

「1.金属元素の分類と特徴」TOP

         1.1.典型vs 遷移    金属。

最高に外にある 電子が d軌道を 泳ぐのが 遷移。

                                  sやp軌道が         典型。

         1.2.金属イオンの 錯体。

金属イオンが 水に溶けるには 2種類ある。

水分子つまり Aqua と 錯体を形成する方法。

もうひとつは

水に溶けているDonor と 錯体を形成する方法。

中心金属イオン(Accepter)に   非共有電子対を差し出して 配位結合してくる Donor によって、安定した 集団を作るのが 錯体。

電子が豊富なので、色がつきやすい。

「2.金属の精錬」TOP

         2.1.金属が 家庭に 届くまで。

1.採掘。→2.鉱石は混合物なので、不純物を取り除いて、目的金属の化合物の純物質を抽出→3.純物質を 酸化還元反応により、金属単体にする。→4.加工して、製品になる。

とくに 金属の精錬にかんしては 鉄、アルミ、銅 のみ テストに出ます。

「3.アルカリ金属」TOP

         3.1.アルカリ金属男の性質。

S軌道に 電子が 一個。だから、価電子一個。陽イオン化傾向は アルカリ金属の独壇場。

電気陽性度 というのがあれば、確実に、アルカリ男が 一番強い。

覚え方は 、「リッチな かあちゃん ルビーせしめてフランスへ」

A。アルカリ男の 花火大会。

炎色反応。リアカーなき K村。動力 借りるとするも くれない。馬力でいこう。

有名ですよね。

アルカリ男のイオンや アルカリ土類、一部の遷移金属を 燃やすと、色がつきます。

         3.2.アルカリ男 単体

A。製法

融解塩電解によって、つくる。

テストに でません。

       

「4.ナトリウム化合物」TOP

         4.1.ナトリウムの化合物。

身近な物質だけに 、いろいろ反応します。

A.炭酸水素Na 、炭酸Na

ベーキングパウダー。重曹。

ちなみに、ベーキングパウダーというのは 酒石酸の粉が重曹と 1対1に混ざっていて、水に混ぜたとき、COOH基が 炭酸水素Na を 追い出し反応して、しゅわしゅわー と なる。反応が ゆっくりなので、過熱しているときに ぷくーっと 膨れて、パンが 膨らむわけ。

         4.2.水酸化ナトリウム。通称 苛性ソーダ。Na は 英語で Sodium

アルカリ性といえば NaOHというぐらい良く使われます。

A。空気と くっつきまくる。

潮解。空気中の水と くっついて びちゃびちゃになる。乾燥剤として NaOHが 使われる。

ついでに 空気中の 酸性ガスである二酸化炭素とも 中和して 塩をつくります。

B. 人体と 相性が悪い。猛毒。

強烈な アルカリ性は 体にわるい。たんぱく質の ありとあらゆる エステル結合、アミド結合、ペプチド結合を 加水分解して ぶったぎるからだ。

たんぱく質の結合が 切れて、変性する。おそろしいです。 そんなわけで 高校では NaOHは 危なくて、危なくて 使えないはずなんだけど 、わたしの高校では 生徒に 保護メガネもかけさずに 実験させていました 。超 お馬鹿な高校教師でした。危険性を まったく把握していない高校教師。

ほんとに おそろしいのは 水酸化ナトリウムではなく、高校教師の テキトー感です。

C。製法。

隔膜法 で 海水を 電気分解して 作ります。

学校では、Naを 夏のプールに ためた 水の中に投げ込んでも 作ることができます。

ただし 20m以上 離れた場所から放り込んでください。火柱が 立ってながら、プールを しゅわわわわっと 泳ぎまくります。水よりも比重のかるい軽金属である Na は 爆音とともに NaOH となることでしょう。

これは 実際にあった 事件らしいです。亀田和久が ネタにしていました。

          4.3.ソルベー法。通称、ツルベぇ法。鶴瓶師匠法。アンモニアソーダ法。

これは、石灰岩(サンゴ)                                 と 塩から、

エンカル(塩化カルシウム。雪国のひと 御用達。)と炭酸ナトリウム(ガラスを作るときに必須)を

作る 超有名な製造プロセスです。ガラス産業の 礎。ついでに 重曹もできます。

わたしたちのまわりに こんなにも多くのガラスが あるのですから、その経済効果は すんごいものがあります。このプロセスが 特許を申請していたら、ビルゲイツより お金持ちになっただろうに。

また、炭酸ナトリウムではなく、炭酸水素Naも できるので、重曹も できちゃいます。ホットケーキを作るときや 入浴剤には 必須ですよね。

じゃあ 覚え方。

Ca CO3              vs              Na      Cl

                  ?              ?

Na CO3                               Ca      Cl2

気づきましたね。これ、実は、シャッフルしてるだけなんです。

海を想像してください。木村拓哉が サーフィンしながら 釣りをしている海を。

そして、

「サンゴと塩  に つるべぇ師匠。」

これで 外枠は 覚えられました。

あとは それぞれの反応を 覚えて  中身を 埋めていきましょう。

Ca系

1.サンゴを ぐつぐつ煮ると 生石灰。

(脱炭酸化)

2.煮たサンゴというか 生石灰(こいつは 仙台名物、牛タンの底に入っている。あるいは 、自販機の熱燗にも入ってる。) に水をかけると、消石灰。(水をかけて 生を消す)

(水和化)

3.消石灰に  弱アルカリの塩化物を 入れて、追い出し反応。

(中和化)

Na系

1.塩とアンモニアと水と人間の息   を  ぐつぐつ 煮ると、弱アルカリ塩(塩化アンモニウム)と 弱酸塩(炭酸水素ナトリウム)ができる。

(中和化)

2.炭酸水素Na を 熱分解。すると、人間の息。(水と二酸化炭素)が 出る。

(熱分解)

3.消石灰と塩化アンモニウムで 追い出し反応。(Caの3 と同じ)

 

    

ソルベーで 注意することといえば、

1.炭酸水素Naの溶解度が 小さいから、簡単に析出すること。

2.Na系の2の反応で、アンモニアと二酸化炭素  どっちを 先に 水に溶かすか。

これは ルシャトリエの法則で わかる。

アンモニアは   3200モル 水に溶けられる。

一方、

二酸化炭素は 12モルしか 水に溶けない。

じゃあ、アンモニアを 水に溶かしておいてから、二酸化炭素を 入れれば、即、反応が右に 進みますよね。

左の式が アンモニアで ぱんぱんになっているイメージです。

つるべー法の記事を参照。

大切なのは、

アンモニアが 大量に溶けている溶液の中に、二酸化炭素をちょこっと 溶かすというイメージ。

**収率の 理論値vs反応量の 定式の方法については 以下イメージをどうぞ。

「5.マグネシウムとアルカリ土類金属」TOP

アルカリ金属の次に 強いアルカリ土類金属。なんで 土類なのかっていうと、土の中に入っている 酸化物が 水に溶けにくく、熱に強いことから ついたらしい。

「ベッドにもぐってからが勝負」と 覚える。アルカリ土類金属に Be と Mg は 含まれない。

「ベッドに もぐると 彼女 すりっと バラ色」

アルカリ金属と同様に、s軌道にはいる。s軌道閉殻なので、アルカリ金属よりも 電子を出したがらない。出すときは、2個 一緒にまとめて出す。

         5.1.アルカリ土類金属単体の定性

A 炎色反応。アルカリ金属 上のほうの記事を参照。

B 水は 酸化剤になる。

冷水でも 酸化剤として 酸化還元反応する。

ちなみに Mg は 熱水なら 酸化還元反応する。「あつあつの熱湯を マグカップに入れる」というイメージでしたね。

C。製法は 融解塩電解。

         5.2 マグネシウムと その化合物。

Be は いいです。無視して。

Mg も ほとんど 入試問題として 扱われません。アルカリ土類との 比較のときに ちょこっと でる程度。

水酸化マグネシウムは アルカリ土類ではないから 弱アルカリです。ほっとんど 水に溶けません。

逆に、硫酸マグネシウムは 水に溶けます。これもやっぱり、アルカリ土類とは 逆の反応なんですね。

         5.3.カルシウムの化合物。

なんといっても 身近なのが カルシウム。人間の体にも なくてはならないミネラルです。どうして こんなに 大切かって言うと、海水に豊富に含まれているからです。生命が生まれたのは、海水ですから、海水に多く含まれるカルシウムは 生命活動に大きな役割を与えられている。ちなみに 骨というのは カルシウムの貯蔵庫の役割をしています。

カルシウムの化合物は 別名がおおいので しっかり 整理して 覚えましょう。こじつければいいんです。

石灰。いしなのに 真っ白の灰みたいな色をしてるので 石灰。

A 。炭酸カルシウム。石灰岩。大理石。卵の殻。貝殻。珊瑚。さんご礁。白い砂浜。

炭酸カルシウムを ぐつぐつ 煮込んで、熱分解反応。二酸化炭素が 揮発。生石灰ができる。

B。酸化カルシウム。生石灰。熱燗の底。仙台名物、牛タン弁当の底。

生きたように、反応性が 強い 生石灰。水と加えると、ものすごい発熱があるため、簡易あっため剤として 使われる。

水と一緒に溶けて、水酸化カルシウムになる。

C。水酸化カルシウム。石灰水。生石灰が 水に 消えるので 消石灰とも呼ばれる。

石灰の溶けた水だから、石灰水。強アルカリ。

いろいろ 酸と 反応して、中和して いろんな物質を沈殿反応する。

反応するのは 二酸化炭素ガス、硫酸、塩素ガス。

D。まずは 二酸化炭素で 炭酸カルシウム沈殿。

石灰水に 息を吹き込むと、ぶくぶくしているうちに、白沈。

石灰石が 沈殿してくる。しかも ずーーーーーっと ぶくぶくし続けると、その沈殿が また 溶けてしまう。再溶解。

さらに ずーーーっと ぶくぶくし続けると、またまた、石灰石が 沈殿する。

再溶解するのは、炭酸水素カルシウムになって、錯体になるから。

「再溶解する」というキーワードで 他の反応は、アンモニアの弱アルカリ性と、アミン錯体系。「銀座でどうしても あえんとはあんもにや」

E。次に、硫酸と反応して、硫酸カルシウム。無水セッコウ。

「ばかなりゅうさん 白沈」

ギブスや 焼き物に 使われているのは、無水セッコウではなく、天然に産出されるセッコウを利用している。

セッコウは 「無水セッコウ・2水和物。」つまり、硫酸カルシウム 2水和物。

この水和物がみそ。水和物が 2個あるうちは、やわらかい。

このセッコウを 120度で 焼くと 水和物が 二分の3失われ、硬い「焼きセッコウ」になる。焼きセッコウは リサイクル可能で、水を加えると、また、やわらかい セッコウに戻る。

もし セッコウを 300度で 完全に 焼きまくると、焼きセッコウを 通り越して、無水セッコウになる。こうなると、水をくわえても もとのセッコウにもどらない。

無水セッコウは チョークや セメントの材料になっている。

F。塩素ガスと反応して、さらし粉。CaCl(ClO)・H2O

ClOイオンが 酸化剤として 働く。

実は、さらし粉とは 次亜塩素酸カルシウムと 塩化カルシウムの 複塩です。

CaCl2・Ca(ClO)2・2H2O   これを 二分の一すれば、さらし粉の化学式が導けます。

「車来る !来るよ!水!」と 覚えても良いともいます。わたしのつくったごろですが。

G。炭化カルシウム。カルシウムカーバイト。カルシウムアセチリド。

CaC2は アセチレンの原料です。ポリマーです。

有機のデータベースを 参照。

H。塩化カルシウム。中性乾燥剤。雪の上に撒いて、氷にならないようにするアレ。

I。蛍石。

フッ化水素の原料。

「6.アルミニウム」TOP

         6.1.Al は両性元素。

    「アルミニウムは 男なのに、女にもなれる。両性。」

「ああ     すんなりと両性から 愛される。ぎゃーーーげろーーーーー」

Al  Zn    Sn Pb                                 Ga          Ge

    6.2.アルミウムの精錬。

ボーキサイトには 鉄が不純物として大量に入っている。だから、赤茶色。

鉄をのぞいて、アルミだけを 取り出したい。鉄は 強アルカリには 溶けないが、アルミニウムは 溶ける という定性を 利用して、巧妙に、純粋なアルミニウムを 抽出する。

強アルカリに解けるのは「アルカリ土類、アルカリ、両性元素」 これら以外は 全部 水酸化物になって沈殿する。

アルカリ土類、アルカリ金属は 「強アルカリ」として の機能がある。

両性元素は 錯体としての機能。

Al(OH)3 は 超弱アルカリ性   アルカリは 「男性」として キャラクターを与えるのが 亀田和久流。

一方

H [Al(OH)4]  は 超弱酸性         酸性は 「女性」として キャラクターを与える。

つまり、両方の性になれるのが、両性元素。

A。酸化アルミニウムを 男子校に入れて、アルミニウムを 女にする。そこで、鉄を沈殿させて、とりのぞき、女になったアルミニウムに 水をかけて、目を覚めさせる。「お、お、オレ  なにやってたんだよ」というストーリー。

わたしが 考えたんじゃありません。亀田和久師匠です。さすが もとアクセンチュア!もと 電通 みたいに はくがつきます。

こうすることで 不純物だらけのボーキサイト→純粋なアルミナ  が 手に入る。

B。氷晶石は 「波平 ある 風呂」  Na3AlF6

これをいれると MPが 2000度から 1000度まで 下がる。

1000度まであげて、 融解させて クーロン力で 電気泳動させて 純粋なアルミニウム単体を 生成する。

こうやって やっと 1円玉が できてるんですね。

アルミニウムを 作るには 大量の熱と 大量の電気が 必要なので、電気代が高い日本では アルミニウムは ほとんど 作られてません。

    6.3.電気分解で 電極が溶けるのは Cu とAl の製法のときだけ。

電極である 炭素電極を 酸素と反応させて ぐつぐつ。

    6.4.不動態  「徹子にある苦労」

                               Fe Co Ni Al Cr

酸化皮膜を  Al2O3を 作って、さびなくなる。

**ちなみに  「強酸のHClや H2SO4に怠ける」について

鉛も 強酸のHClや H2SO4に 溶けないんですけど、

これは 酸化皮膜ではなくて、PbCl2 とか  PbSO4が 皮膜になって 溶けない。

Cl イオンは 「あたしゃ しょっぱい ぎんなん すいぎんだ」

                                             Ag  Pb     Hg2

SO4イオン は 「ばかなりゅうさん  白沈ね」と 覚えましょう

                    Ba Ca   Pb

だから HNO3には 溶けます。

         6.5.複塩。ミョウバン。

錯体が 複数くっついて、塩になっているので、かなり 複雑です。

[Al (H2O)6] と  [K (H2O)6]  と  2×SO4 によって 構成されている。

立方格子のなかに、[Al (H2O)6] が 4玉。 [K (H2O)6]が 4玉  と  SO4が 8玉、細密で 詰まっているイメージ。

たぶん テストに出ません。

「7.亜鉛・スズ・水銀・鉛」TOP

         7.1.亜鉛。

A。両性元素。ああすんなり。

B。単体の製法は ZnS から 還元。

C。12族。「ZnCdHg」は 遷移ではない。ちょうど、d軌道が 閉殻するから。わりと 安定している。

D。Znの錯体は  正四面体。

E。いろいろ 多用途。

ZnOは 絵の具。ZnSは 蛍光塗料。

鉄にZnをめっきすると、トタン。局部電池としてよく見られる。

         7.2.水銀。

A。唯一、常温で 液体の金属。

液体ということは、もちろん 揮発します。

B。有機水銀は イタイタイ病の原因になる。Hg は 体に入ると なにかと 悪さをするので、あんまり 良いイメージがない。

人間の体は Ca チャンネルで 動いている。このCa と Hg は 相性がいい。Caの代わりに Hg が 置換することによって、神経障害を 起こしたり、骨の中に入っていったり ということをするらしい。くわしい メカニズムは 今度調べます。

C。Cl と 沈殿。しおかけてたぎんなん すいぎんだ。

D。2分子セットで ひとつの イオン。

別に珍しいわけじゃない。 Hg2イオン以外にも、Cu2イオンが 受験では出る。

         7.3.スズ。

A。両性元素。ああすんなり。

B。良質な 還元剤。

SnⅡ よりも SnⅣイオンのほうが 安定。

還元剤として、アニリンの製法で 使われる。別に、還元剤なら、スズじゃなくてもいいので 鉄でやっても いいんだけど、テストでは やたらと スズが 使われる。意味不明です。

ちなみに 軌道は

4d は 10 5sは 2   5pは2 です。だから 4つ 電子が 取れたときに、一番安定する。

C。ブリキの局部電池。

Sn が溶けずに、鉄が溶ける。ブリキをなめても、鉄分がとれるので おいしいが、

トタンをなめると、亜鉛中毒で 病院送りになるので、注意してください。

         7.4.鉛。

A。沈殿反応しやすい。

ばかなりゅうさん 白沈。

黒おーむ 。バイト怠けて、銀行赤字。

わたしゃ しおかけた ぎんなん すいぎんだ。

B。沈殿しやすいので、沈殿皮膜を作る。

鉛は 硫酸と 塩酸に強いのだ。

C。鉛電池。

とにかく 鉛電池で 硫酸鉛が フィーチャーされます。

D。鉛酢酸紙 で  硫化水素の検出に使う。

有機物質に、たとえば アミノ酸に  Sが 入っているか調べるときに、硫化水素を揮発させて、PbS で 黒沈させる。

なまりは 酸だったら、弱酸にも カンタンに溶けるので、酢酸が たまたま 使われている。だから、べつに硝酸鉛紙でもいい。

         

4.3.遷移金属元素とその化合物

「1.銅とその化合物」TOP

         1.1.黄銅鉱から 銅の電解精錬

    A.1.ここでも スラグ

シリカゲルは  鉄と くっついて スラグになる。

7の例では カルシウムのほうが 強力にくっつくから、鉄は スラグにならなかった。

    A.2.黄銅鉱を 鉄と同様に、タタラバで 燃やして 鉄にする。

このとき 還元剤は 酸素。

                 1.2.銅単体の性質。

A.銅の合金の名前の語呂。

信号の色   青    黄色   紅白(ここが 苦しいところ)の順に並べて、

               Sn      Zn     Ni

         鈴が    赤西仁    に蹴りいれる。

覚えにくい というかたは 「仁に 蹴り入れる」だけを 覚えて、Snが 出てきた場合、消去法で いくという方法もあります。

もうすこし うまい 覚え方があったらいいんですけど、だれか 発明してください。

B。銅イオンの反応

    1.3.酸化銅

A  色。

Cu2O が 赤です。  鬼といえば 赤鬼ですよね。

    ↑よくみてください 。2O  これを 逆から読むと オニ じゃないっすか!

と わたしは こじつけて 覚えました。

CuOは 黒です。これは べつに語呂にしなくても 覚えられます。10円玉が 酸化したら、赤か黒しか ないから。

      1.4.硫酸銅

「無臭だ」の 水検出。

CuSO4は  無色白色なんですけど、水がくっつくと、すぐに青くなります。だから 水分検出に 使えるんです。

硫酸銅 5水和物の 熱分解による質量変化問題は なぜか メジャーです。

         1.5.銅の化合物。

A.緑青は 「二酸化炭素と 水」と覚える。

「2.銀とその化合物」TOP

「3.鉄とその化合物」TOP

7.鉄の精錬

    7.1.タタラバで  鉄と炭を 混ぜて  空気を送り込みながら 加熱。

酸素が 足りなくて、一酸化炭素COが 出てきて、この COが 還元剤となる。

酸化鉄は 還元されて、Feになる。

これなら、電気的な作業が必要ないので、古代から、鉄は 利用されてたんですね。

    7.2. 鉄2イオンは 緑系 vs 鉄3イオンは 褐色系。

と 覚えておけば、たいていの呈色反応は 覚えられます

    7.3.含有率で 理論値vs反応量計算定式

以下の図を 見てください。

    7.4.鉄鋼原石の名前「赤鉄鉱」「磁鉄鉱」「褐鉄鉱」

    7.5.スラグをからみとる

シリカゲルは カルシウムと くっついて スラグになる。

「4.クロム・マンガンとその化合物」TOP

「5.金属イオンの沈殿反応」TOP

9.**     上記以外の 沈殿データベース。(べつの記事で まとめて書きます。)

         @@アンモニアと 錯体を形成するのは「銀座でどうしても あえんとは あんもにや」

         @@魔性の女 シアノさんは 実は 誰とでも錯体を形成する。

でも でてくるのは 鉄だけ。

         @@クロムさん「ふくろう なまけて 銀行赤字」

                                         Pb Ba      Ag

         @@「りんたん  アルカリ金属以外と 全員結婚OK」

燐酸と 炭酸は   通称 りんたん。結婚したい芸能人 ナンバーワンの りんたん。でも アルカリ金属だけは ほれされることが できなかった。

「6.金属イオンの分離」TOP

9.陽金属イオンの系統分離。

         9.1.塩酸。「あたしゃ 塩かけた ぎんなん すいぎんだ」で 沈

塩は 白色。AgCl  PbCl2 Hg2Cl2   水銀イオンは ふたつの水銀原子が くっついて ひとつの陽イオンとして 扱います。

         鉛塩は 温水で 溶けて もとに戻ります。

         9.2.酸性で 硫化物イオン(女性)なんて ほんとーーーーに わずかしかいないのに、探し出す お金持ちのボンボン(男)

イオン化傾向の 右のひとたちは Cu とか Ag とか お金持ち金属ですよね。その人たちが、Sイオンに 食いつきます。

イオン化傾向の覚え方。

「カバーするかな。間があるマン。あてっこにすんな ひどすぎる。」

Ca Ba Sr K Na Mg Al Mn Zn Fe Co Ni Sn Pb H Cu  Ag  Pt Au

ここらへんの 金持ち金属が 黒い沈殿を つくります。

ちなみに、CdSは カドミウムイエローで 絵の具の黄色は これ。SnSは SoSみたいに 緊急の赤色。

         9.3.煮沸して H2Sを 追い出す。酸化剤である硝酸を 入れて  Fe(Ⅱ)を Fe(Ⅲ)にする。

         9.4.Fe が 3価になったところで、弱ーい アルカリにする。

「フェクラール」Fe Cr Al が 水酸化物で 沈

         9.5.またしても 硫化物イオン。今度は アルカリ性なので 豊富に存在する。

今度は イオン化傾向 左の 貧乏な 男が 結婚。

Ca Ba Sr K Na Mg Al Mn Zn Fe Co Ni

「 ニコンズ 」という魔法を唱えても良いと思います。自分で ごろを つくってもいいし。

ZnSは ベビーパウダーです。だから 白色。MnSは ピンク。

          9.6.もう一回煮沸して 硫化水素を 追い出す。

         9.7.二酸化炭素を ぶくぶく。

いままで 反応してこなかった 金属イオンも さすがに 炭さん の 魅力には 勝てずに、結婚。沈殿。

アルカリ土類

         9.8.残った 金属は アルカリ金属のみ。

とにかく 結婚したがらない強い男たち。アルカリ金族。硬派なやつらやで。

ここで 炎色反応させて 正体を探る。

「動力なき K村。かりるとするも 、くれない 、馬力で いこう」

Cu緑Na黄色 K紫  Ca橙  Sr        紅          Ba緑

         

「7.無機物質の利用」TOP

   

4.4. 酸化数一覧データベース

金持ち→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→貧乏

1.酸化剤にのみ使われる 遷移金属系

Mn    +2マンガンイオン  +3MnO(OH)  +4酸化マンガン  +7過酸化マンガンイオン

Cr      +3クロムイオン  +6ニクロム酸イオン

V            +5V2O5 5酸化バナジウム

2.還元剤にのみ 使われる典型金属系

アルカリ金属 たとえば Na       +0  Na単体     +1Naイオン

アルカリ土類金属  たとえば Ba         +0  Ba単体     +2 Baイオン

それ以外、たとえば Zn             +0  Zn 単体     +2 Znイオン

         4価まで いくのは 珍しい        +0  Sn単体     +2 Snイオン  +4 Snイオン

3.酸化剤、還元剤両方で よく使う系

         3.1.典型非金属HCNOSClI

H         +0 水素ガス   +1水素イオン 水酸化物イオン  水  過酸化水素など

C  (-4)CH4      (-2)-CH2-   (0)C         (+2)CO            (+4)二酸化炭素

           (-3)CH3      (-1)-CH-     (+1)CHO-       (+3)COOH

N             (0)窒素           (+2)NO                        (+4)  二酸化窒素

     (-3)アンモニア(-1)N2O    (+1)亜硝酸  (+3)硝酸

O (-2)酸素イオン、酸化物イオン、水 水酸化物イオン、  (-1)過酸化水素  (0)酸素

S  (-2)硫化水素 (0)S (+2)チオ硫酸                    (+6)硝酸、硝酸イオン、SO3

                                          (+2.5)H2S4O6 (+4)亜硝酸、亜硝酸イオン、SO2

 

Cl                    (0)Cl2                   (+3)HClO2                (+7)HClO4

        (-1)塩化物イオン      (+1)HClO       (+5)HClO3

I            (-1)ヨウ化物イオン      (+0)ヨウ素       (+1)3ヨウ化物イオン、HIO

         3.2.典型金属     Pb     Hg

Hg     (0)水銀           (+1)Hg2Cl2            (+2)Hg(OH)2

         3.3  遷移金属      Fe    Ni    Cu    Ag

Fe (0)鉄           (+2)FeO            (+2.6)Fe3O4             (+3)Fe2O3 

+++++++++


 

おもに 亀田和久、卜部吉庸の影響を受けて作られています。他のデータベースをお求めの方は、 www.ndthikaru.com/kagaku.html を ご覧ください。私は、以下の参考書を使ったイメージを持っているので、参考書が一致していたほうが、勉強しやすいですよ。

わたしは 上の卜部吉庸の本と、資料集をベースに 亀田和久のエッセンスを 入れて、以下の記事を 書いています。言葉が 少なくて、わかりにくいとお感じになるかもしれません。それは 卜部吉庸の本とわたしの記事を 交互に読めば、解消されると思います。わたしは 余計な説明を そぎ落とした 核心を突く言葉でイメージを 表現するように 心がけています。

目次

1.物質の構成

1.1.物質と原子

「1.混合物と純物質」 「2.化合物・単体と元素」 「3.物質の構成粒子と化学式」 「4.原子の構造」 「5.電子配置」 「6.イオンの生成」 「7.元素の周期表」

1.2.化学結合

「1.イオン結合」 「2.共有結合」 「3.分子間の相互作用」 「4.金属結合」 「5.化学結合と結晶」

1.3.物質量と化学反応式

「1.原子量・分子量・式量」 「2.物質量」 「3.化学反応式」 「4.化学反応式と量的関係」 「5.化学の歴史」

2.物質の状態

2.1.物質の三態

「1.三態とその変化」 「2.蒸気圧」

2.2.気体の性質

「1.気体の体積と圧力・温度」 「2.気体の状態方程式」 「3.混合気体」

2.3.溶液の性質

「1.溶解と溶解度」 「2.気体の溶解度」 「3.溶液の性質」 「4.沸点上昇と凝固点効果」 「5.浸透圧」 「6.コロイド溶液」

3.物質の変化

3.1.化学反応と熱

「1.反応熱」 「2.ヘスの法則と結合エネルギー」

3.2.化学反応の速さと化学平衡

「1.化学反応の速さ」 「2.可逆反応と化学平衡」 「3.化学平衡の移動」 「4.いろいろな化学平衡」

3.3.酸と塩基の反応

「1.酸と塩基」 「2.酸と塩基の強さ」 「3.中和」 「4.塩の種類と加水分解」 「5.中和反応」 「6.中和滴定曲線」

3.4.酸化還元反応

「1.酸化と還元」 「2.酸化剤と還元剤」 「3.酸化還元反応」

3.5.電池と電気分解

「1.金属のイオン化傾向」 「2.電池の原理」 「3.いろいろな電池」 「4.電気分解」

1.物質の構成

1.1.物質と原子

「1.混合物と純物質」TOP

A.純物質というのは 一種類の化学物質から成り立っているモノのこと。

混合物           は2種類以上                                                  。

要するに、純物質は 人口物質で、混合物は 天然モノってこと。

自然の中では、かならず いろんな物質が混ざるからだ。

B.化学物質同士を 分離する。

混合物(天然系)から 目的の純物質(人工物)だけを 取り出す。全部で 8通り。

         B.1.ろ過。

液体と固体が 混ざっている溶液から 固体と液体を分離する。

固体を析出させたあとに、ろ過することが多い。

テストのなかでは ほとんど 問われない。

         B.2.蒸留

沸点の違いで、液体のなかにある エステル と カルボン酸とアルコールのうち、エステルだけを ガスとしてとりだすのに よく使う。ガスにして 別の容器に 移して、冷やしてまた 液体にすることで エステルだけ 取り出すのだ。

これ以外の物質は 蒸留として テストのテーマになることはない。つまり、有機の範囲で 問題となることが 圧倒的の多いということ。

蒸留装置については 何度も デッサンして、すべて装置の形と名前を イメージできるように!5回くらい 描けば 覚えられます。ストップウォッチで 競争するのも 良いかもね。

沸騰石は 突然の沸騰を防ぐため。温度計は 枝つきフラスコの枝の付け根。リービッヒ冷却生は したから↑へ 冷たい水を どんどん送る。アダプターをつけるのは 三角フラスコを 密栓させないため。

ちなみに、火を直接 フラスコに当てないのは、熱膨張が一箇所に集中すると、ガラスは 割れやすいからだ。

ちなみにちなみに、温度を 調整したい場合、水浴(WATER BATH) と 油浴(OIL BATH)、砂浴というテクニックもある。

これ以外に、減圧蒸留と水蒸気蒸留という変わった装置を使うものもあるが、テストで問われるのは 水蒸気蒸留。

卜部吉庸のp533参照。

アニリンだけを とりだしたいんだけど、エステルと違って、沸点が高く 185度で、そのわりに、不安定な物質で、185度異常にすると、壊れてしまう。

そこで、100度以下で、アニリンを 蒸発させるのが、水蒸気蒸留という方法。

無極性液体と極性液体は 互いに 溶け合わない。このふたつの液体が混ざった液体は 特殊な性質をもっている。蒸気圧を お互いに協力して 出し合うという性質だ。

たとえば、水とアニリン。普通、液体が沸騰するときというのは、液体の蒸気圧が 1気圧と等しくなるとき。

というわけで、この混合液体が 沸騰するのは

水の蒸気圧 + アニリンの蒸気圧 = 1気圧 のとき 沸騰する。

ちなみに、どっちが どれだけの蒸気圧を担当するかは グラフから 読み取るか、問題が 与えてくれる。定式については 以下を参照。(貼り付け予定)

         B.3.分留

沸点の違いによって、2種類以上の物質を分別して 蒸留する。よーするに 蒸留を いっぺんに 何度もやること。

空気から 窒素をとりだすとき、あるいは 石油からガソリンをとりだすとき  分留が使われている。でも、問題として 出されたところを見たことがない。

ナフサは 「30 から 201 度で 沸騰する。」「去れ!におい」と 覚えてね。

          B.4.蒸発乾固

液体を加熱して、液体だけ飛ばして、溶けている溶質を固体として残す。

海から NaClを とりだすのが この方法。テストに出ません。

         B.5.再結晶

いろいろ混合してる結晶を 液体に溶かして、目的の物質だけ もう一度 結晶に析出させることで 固体として 取り出す。固体は ろ過すれば 手に入る。

たとえば、岩塩の中には、NaCl以外にも ミネラルが いろいろ含まれているので、NaClだけを 手に入れたいときは、再結晶を利用する。

これは 溶解度問題で 必ず出される。

         B.6.抽出

極性の違いを利用して、無極性物質は 無極性溶媒へ 、そして 極性物質は 極性溶媒へ 溶かしこむ。

有機の芳香族化合物の系統分離で よく出ます。

このとき 器具が 分液ロウト。中の気体部分が 減圧しないように、つねに  共栓を開けたり、閉じたりを 気にする必要がある。下のほうの栓は 活栓と呼ぶ。

         B.7.昇華

昇華しやすい物質を あたためて、気体にしたところを、冷やすことで 固体にする。やっている作業は 蒸留と同じ。ただ、液体ではなく 固体として 抽出できる。

テストとしては でません。

         B.8.クロマトグラフィー。

移動スピードの違いによって、混ざっていたものが どんどん 分離していく。

 

「2.化合物・単体と元素」TOP

2.1.純物質は ふたつに 分類できる。化合物と 単体だ。

単体は    1種類         の原子からできている。

化合物は 2種類以上。

ここまでを 整理すると、

反物質vs物質   の 2種類のうち この世にあるのは 物質だけで

単体   <純物質<物質

化合物<純物質<物質

             混合物<物質

の 階層構造を もっている。

原子というのは、原子核の中にある陽子の数で 決定する。

2.2.同素体。

同位体と 間際らしい名前なので、しっかり こじつけをしましょう。こういう2つが どっちが どっちか わかりにくい場合、片方だけ 覚えるというのが 大切。

わたしは 「放射性同位体=Radio Isotope」」という言葉を ちゃんと知っていたので、Iそとーぷ だから 同 I 体 なのね     と 覚えました。これで 同素体か 同位体か で 迷うことはない。

同素体は SCOPしか でません。同じ原子の単体の癖に まったく 性質の違う物質どうしのことを 「同素体である」 と呼ぶ。

たとえば 「ダイヤモンドと墨は 同素体である」とかいう。

覚え方は 各自の 想像力に任せます。

S:単車  しゃっほーーー     ゴム

単車をころがすのは つんつん頭の 暴走族と 覚える。

C:ダイヤ   (Dia)  炭(Graphaite)   フラーレン  C60 と C70   カーボンナノチューブ

O:酸素 と オゾン(小曽根) 

(オゾン層が 青いのは 空が青いからと こじつける)

P: きりん と せきりん☆

キリンは ピヨピヨ鳴く。とにかく 危ない生き物。伝説の人殺し動物。ほっとくと 自然発火する。墓場での人魂の招待は キリンらしい。

せきりん☆は 安全なポリマー。キリンも つながれてしまえば毒性がなくなる。マッチ箱の赤いやつが これ。着火剤であって、燃えるほうではない。燃えてるのは P4O10とかいろいろ。詳しくは 無機のデータベース参照。

「3.物質の構成粒子と化学式」TOP

3.1.原子   はらこ とよばないで☆ミ

原子は 原子核と 回りを飛ぶ電子からなる。直径は 10の10乗。じゅーじゅーと覚える。

その一万分の一が 原子核。東京ドームが 原子なら、原子核は ビー球の大きさ。いかに 電子が 自由に 動き回っているか 想像できると思う。

ちなみに、原子核は陽子と中性子によって できている。核力でくっついているので、これを 離すと、原子爆弾になる。陽子は は3つのクォーク、中性子は 2つのクォークから なっている。陽子を ぶっこわすと、3つの素粒子が でてきたので、それをクォークと名づけたのだ。でも、一瞬で消えてしまうので、この世界では 安定して存在できない。

以下、原子の原子番号順の覚え方。

3.2.分子。

原子どうしが くっついた基本粒子のこと。原子同士が くっつくかどうかは、原子の持っている電子の数できまる。電子の数が ちょうどいいと安定した原子になり、中途半端な数だと 不安定な原子になる。不安定な原子どうしが くっつきあって、安定したペアを つくる。これが 分子。

じゃ、どうして 不安定になるのか っていうと、神様が そういうルールを つくったから としか いいようがない。神様が、電子に スピンを与えたり、電子が 存在する場所を決めたり、電子に 波動性と粒子性を 与えたり したから、そんなルールができてしまった。くわしくはシュレディンガー方程式とか やってください。大学で。

3.3.イオン。

原子は 電子の数によって、不安定にもなるというわけで、電子の数が取れたり、くっついたりして  ちょうど 安定した数になり、安定した原子になったのが イオン。

ふつうは H2O、水のなかで その状態になりやすい。水は 代表的な 極性溶媒だからだ。

そのつぎに、多く見られるのが、イオン結晶。電気陰性度が 高い原子と 低い電子が 電子を 与え、奪う関係になって、安定して 存在している。

その他に イオンは あんまりない。

空気中で存在するイオンといえば プラズマイオン。空中で  イオン状態になるには 高温な 状態にならないと 長時間 存在できない。

 

 

「4.原子の構造」TOP

4.1.原子の構成。

上の 原子の項目を 参照。重さの比は、1:1:1/1840 

電子ちゃん:「いやよーん」

と 覚えてください。

電気素量は 1.6 の 10のマイナス19乗。ときどき 私立で でます。

1モルの電子 がもっているのが 96500Cですから

96500Cを 6の10の23乗で 割れば、うえの値が出てきますので、導き出せばいい。

ま、何回も出てくる値なので、そのうち おぼられるでしょ。

4.2.原子の構成の表示方法「AZ法」(勝手に命名。)

原子Xに 対して、

左上に    質量数Aつまり 体重を書いてください。

その原子の 体重です。電子の重さは 無視するので、原子核の重さということになります。つまり、陽子と中性子の数が 質量数。

右上に 原子番号Z つまり 背番号を書いてください。

原子番号は 国民総背番号制みたいなもので  Znなら 30とか 金なら79とか 決まっているんです。

4.3.同位体 Isotope

同じ原子なのに、質量数Aの違う原子同士のことを 「同位体である」と呼びます。

たとえば ひとことで 水素といっても、たしか 4種類ぐらいあります。(人工的に 中性子を くっつけることが できるから)

質量数1 が 軽水素

          2が  重水素

          3が  三重水素(核融合とかで よく使う)

ふつう、太っている同位体は 放射性です。つまり、放射線を出します。つまり、被爆します。原爆です。

放射線は α線と β線 と γ線に分類されます。なんで 危ないかって言うと、油に水を いれるような状態だからです。

α線は 「ヘリウム原子核が高速で飛んでくる」です。高速ですから、人間のDNAを 鉄砲よりもはやく 射抜いて、壊します。恐ろしい。

β線は「電子が高速で飛んでくる」です。たいして 怖くない。

γ線は 「波長の短い電磁波が 飛んでくる」です。これは 怖い。光子のエネルギーはhμで 表せます。波長の短い、UVよりも はるかに つよい光が DNAを 傷つけます。

そんな理由で、放射線を浴びると、DNAを どんどん傷つけて、ガンができたり、細胞分裂の激しい細胞を破壊して、毛が抜けたり、血液が造れなくなったりして、ひどいめにあうのです。

しかも、放射性同位体を 吸い込んでしまうと、体内に吸収されて、排出できず、ずーっと 被爆し続けるということになります。だから、核爆弾は 怖いんです。放射能よりも怖いのは、放射性同位体なんです。

4.4.同位体の存在比

たとえば、この世の中に存在する すべーーーーーーーての 炭素の中には かならず 質量数12の炭素が 99% 、13の炭素が 1%含まれています。

つまり、こうして 息を吐いて、二酸化炭素を出しているわけですが、そのなかの100個に 1個は 炭素13なんです。

どうして この比になっているかは 神様に聞いてください。もともと太陽系では 99:1ですが、アンドロメダ星雲あたりでは 95:5かもしれません。

この同位体の存在比は 存在確率pと 考えてください。

そして 質量数12の炭素(p=0.99)を 12g 質量数13の炭素(1-p=0.01)を 13g とすると

あなたの目の前にある 1モルの炭素の期待値は 何グラムですか?

E=12×0.99 +13×0.01 ですよね。これは 確率で勉強した 期待値計算です。

この値が 「原子量」です。ちなみに Cだと E=12.01g です。

炭素12の質量を たまたま12.000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000gとしたから、こういうことになっているんです。炭素を基準にしたのは、人間が 炭素は有機物質だから らしい。

*他の原子の質量は 炭素12の質量数と比を とって、定量することになってます。でも テストでは そこまで つっこんで 計算しろとは いいません。たぶん。

 

                  

「5.電子配置」TOP

5.1.電子殻。

みなさんが 持っている教科書の「KLMN殻の電子殻のイメージ」は 実際の原子とは かけはたれた いたずら書きだと おもってください。むかーーーーーーしの おじいさんたちが 愛した図ですから、わすれていいです。黒く塗りつぶしてください。

このKLMNは 便宜上 うまくいっちゃった 法則(オクッテト則)によるものです。あんまり 良い分類ではありません。

どうしても KLMNを 書く必要に迫られたときは、「しょーがねーなー。パズルでも解くか」ぐらいの気持ちで解いてください。

2個8個 18個 32個です。でも 実際に 書くのは、Znくらいまでです。

N殻の 32までを 埋めるようなことは まず ありませんから 安心してください。

じゃあ、実際の電子は どうやって、原子核の周りを 飛んでいるのか?

それは SPDFの オービタルを 習ってください。

これは コピーを はっときますね。

ただし、オービタルを ちゃんと 理解してから、即、すべての反応式が かんたんにかけるようになるわけではありませんし、テストで 正解を書けるようになるわけでもない。

なんとなく 理解したら、それでいいです。

5.2.最外殻電子 つまり 価電子

一番 外側で まわっている電子が その原子の特徴を決定付けます。

だから、周期表は、価電子の数で 規則的にならんでいるんです。家電氏の数は、アルカリ金属で1個、土類で 2個、とんで、ハロゲンで7個、希ガスで8個。遷移元素は たいてい 価電子が 1個から3個です。

なんで 価電子の数が決まるかというと、

SPDFの部屋に 電子を 埋めていったとき、一番外側の部屋にある電子の数が価電子なんです。くわしくは 図を参照。

「6.イオンの生成」TOP

6.1.イオンの作り方。

まずは プラスイオンの作り方。通称、陽イオン。

電子は マイナス1電荷だから、マイナスが取れると、陽子の数が多くなって、プラスに帯電する。

どんな原子でも、エネルギーを大量に与えれば、電子を 奪うことはできる。

一方、マイナスイオン、陰イオンは 電子が 過剰に くっついた状態。

電子を お金と 例えると、マイナスイオンを 欲しがるのは 借金取り。

借金取りになれる原子は 決まっている。

電子を 奪うことは 実質可能だけど、電子を 与えることは できない原子のほうが多い。すぐに 反発して もどに戻ってしまうからだ。

2.2.第一 プラスイオン化 エネルギー。

電子を 奪い取るために必要な エネルギーを 熱化学方程式で 表現する。気体状態の 原子を 使って 定量する。

2.3.第一 マイナスイオン化エネルギー。(電子親和力は 誤訳)

電子を 与えて どれだけ エネルギーを 放出するかを熱化学方程式で表現する。上と同様に、気体の原子で 調べる。

ここで 注意。欲しがっていない原子にたいして 無理やり 電子をくっつけることはできない。

「7.元素の周期表」TOP

1.1.周期グラフのいろいろ。

グラフの形を すべて 理屈をつけて 覚えましょう。理屈がわかっていれば、どうして その形になるかわかるから。

たとえば 融点グラフ。

炭素と シリコンが 高いのは 共有結合しているから。また 遷移金属は 融点が高い。これは チタンとか 鉄の 融点が高いイメージから カンタンに 導出できる。

1.2.化学結合

「1.イオン結合」TOP

電気陰性度の高い金属と 低い金属が 電子を授受し、クーロン力によって 結合する。

基本的に ポリマーっぽいと 考えてください。単純立方格子の形とか 塩化セシウム型とか で 規則正しくい結晶格子になっています。

1.2.組成式

分子の形で 存在していないイオン結晶。でも、組成するイオンの比によって、簡易に 表現します。

左に 陽イオン、右に陰イオン。たとえば NaCl は 組成式だけど、正確に 書きたいなら

(NaCl)n と 書くべきです。でも、毎回、nを 書くのが面倒なので、組成式という発想になりました。

 

1.3.陰イオンと陽イオンの名前の付け方。

亀田和久式では、金属、非金属に アルカリか酸かで 男と女のイメージを くっつけます。アルカリになれるほうが 男。酸になれるほうが 女です。娘酸 と 覚えてください。

そういうわけで、陰イオンは たいてい 女ですから、「女は 化け物」と 覚えてください。

たとえば、塩化物イオン  シアン化物イオン 硫化物イオン  水酸化物イオン

ね、「化物」の文字が余計に要ります。

**でも、陰イオンでも 酸由来の名前には 化け物が つきません。

たとえば 硫酸イオン 硝酸イオン 炭酸イオン  燐酸イオン

一方、陽イオンは 男ですから、化け物は要りません。

水素イオン ナトリウムイオン    カリウムイオン

 

1.4.組成式の名前の付け方

陰イオンの名前 + 陽イオンの名前

硫酸                        アンモニウム

そのまま くっつければいい。そのうち 慣れます。

また、

遷移金属イオンで 2種類以上 価数の種類をもつイオン結晶では、ローマ数字で (Ⅱ)とか(Ⅲ)とか  語尾につけます。

たとえば、塩化鉄(Ⅱ)vs 塩化鉄(Ⅲ)

1.5.イオン結晶の構造。

これは 「結晶格子の組み合わせ」を 参照してください。隙間に 球を入れていくイメージです。わかっているひとといないひとでは かなり 差が出ます。

限界イオン半径が やたら よく出ます。

1.6.イオン結晶の性質。

クーロン力で くっついてるので、沸点、融点も高いし、硬い。塩でも 岩塩といわれているくらいですから、岩のように硬い。一方、硬いが 割れやすい。

これは ひとたび ずれると プラスとプラス、マイナスとマイナスの斥力が働くため。

1.7.イオン半径

これは 理屈を考えれば、かんたんに 導き出せる。He型、Ne型、Ar型、Kr型の 電子の数だった場合、陽子の数が 低いほど、クーロン力が弱くなって、電子が 遠いところまで 言ってしまう。だから  Ne型では  酸化イオンが 一番大きくて、原子番号が増えるほど、次第に小さくなり、アルミニウムイオンが 一番小さくなる。

 

 

 

 

 

 

2.共有結合」TOP

2.1.共有結合

原子同士が たがいの不対電子を 出し合って、一緒に 肩を組み、お互いの オービタルを 共有しあう結合。共有したオービタルのことを Hybrid orbitalといいます。

共有結合した分子は もはや、ひとつの原子と見紛うほどの 癒着振り。他の4つの結合の中で、一番協力な 結合スタイルです。

この結合は 非金属原子どうしでのみ 可能です。有機化学では 共有結合ばっかりです。

共有結合の中にも 種類がありまして、一本目の 共有結合を シグマ結合、σ結合 と呼びます。二本目以降は、パイ結合、π結合 と 呼びます。

というわけで、二重結合は σとπ結合、三重結合は σとπとπ結合。

2.2.不対電子vs 電子対

        non-pair electorn vs paired electron だったかな。

不対電子が 共有結合のときに 使われます。

そして、共有結合した ふたつの不対電子のことを    共有電子対と呼びます。

          共有結合に関係ない       電子対のことを 非共有電子対               。通称、Lone pair です。さびしい ペアーです。

2.3.共有結合した分子の形。

形を決めるのは 中心原子の 手の数です。(VSCPR法)

手になれるのは、共有電子対と 非共有電子対と 不対電子の三つ。

手が2本なら 直線。

       3         三角形。

       4          四面体。

たとえば、H-OーH   一見、直線っぽいですけど、Oの 手は 4本です。

共有電子対2本と、非共有電子対2本。だから 四面体。

また、非共有電子対は 極性が 強いので、この四面体は ゆがみます。

水は、この4面体だからこそ、結晶構造は 規則的に 並び、密度の小さい 軽い固体になる。

しかも、強力な 水素結合も生み出す。

2.4.配位結合

中心原子あるいはイオンの余った非共有電子対を ふたつの電子ごと 別の原子あるいはイオンに あげちゃうような 結合。

配位結合の結晶なんてものは ありません。

(アンモニウムイオンや オキソニウムイオンの配位結合は 他の水素との共有結合と 区別がつきません。ただし、共有結合と配位結合はまったく別物です。超高速で 入れ替わっているので、どこに 配位結合が あるのか 見分けがつかないだけで、ちゃんと 存在しているのです。)

ただ、中心金属と非金属分子(イオン)が錯体をつくるときの配位結合は 共有結合のイメージとは かけ離れています。

配位結合は 共有結合に比べて、弱ーい結合力なんです。

表記の仕方は シンプルで   

(電子が余っている原子 あるいは イオン)→(電子が欲しい原子あるいは イオン)

                            H2O→H+

                            H3N→ H+

                            H3N→Ag+

2.5.極性。

極性とは 電気的 偏りのことです。つまり、電子が過剰に存在する場所と、過少になっている場所が 存在するってこと。

電子が過剰に存在する場所は 電子が もわんもわんとたっぷり広がっているイメージ。過少になっている場所は 小さくまとまっているイメージ。

 

その他<H2.1<CSI2.5<Br2.8<NCl3.0<O3.5<F4.0

「覚え方」、参照。

極性が 偏るほど、反応性が高くなる。

分極している分子vs分極していない分子    polarization

poloar molecule    vs nonpolar molecule

「3.分子間の相互作用」TOP

3.1.分子間力   ファンデルワールス力。Van den Waals Force

万有引力 F=kMn/r * r

の式からわかる。同じMなら 表面積が 大きいほうが 引く力が強くなる。

3.2.水素結合

強い電気陰性をもっていると Hによる 分極によるクーロン力のこと。

とくに わたしたちの体の中で もんのすごく大切な役割を担っている。

いろーんなものが 水素結合する。

なかでも OとH   NとHが 生体内では 大切。

FとH や ClとHは あんまり 出てこない。

ーOH のように Oが 電子(お金)が ほしい 借金取りだから、Hは なけなしのお金を取られる。

リッチな借金取りの酸素(マイナスに帯電)。そして、飢餓状態の水素(プラスに帯電)。

プラスに帯電した水素が 他のリッチな酸素に くっつこうとする。「金ジャー 金をくれ絵ええええええええ」この 力こそ、水素結合のすごさ。ほかの 分子間力とは 比べ物にならない強さ。

3.3.分子結晶

壊れやすいし、やわらかいし、融点、沸点が低い。昇華するやつが多い。

「4.金属結合」TOP

4.1.金属結合

規則正しく、面、体、六方構造に整列した陽イオン金属原子のまわりを 自由電子が 自由に飛び交うイメージ。

だから、わりとカンタンに 伸びたり 、熱や電気を 通す。

4.2.金属の結晶構造

体心立方格子 、面心立方格子、六方最密構造。

このやりかたは、「格子のグラフ方法」を参照。

金属原子の半径の定量するも カンタンにできるようになります。

4.3.金属の性質。

光(電磁波)を 跳ね返す。:自由電子が 電磁波を吸収し、励起し、また、元の状態に戻るとき、同じ電磁波を 放出する、この一連の過程が 「反射」の正体。

金属結合といっても、あんまり電気を通さない金属もあれば、延性があんまりない金属もある。

種類が多いだけに、いろいろあるのが 金属結晶の特徴。

「5.化学結合と結晶」TOP

5.1.結晶の分類

イオン結晶は 周期表の 左と右の原子同士。

金属結晶は 典型金属か 遷移金属の単体。

共有結合は 「シック」Si と C関係。

分子結晶は 分子どうしなら なんでもあり。

1.3.物質量と化学反応式

「1.原子量・分子量・式量」TOP

1.1.原子量

1モルの質量数12の炭素を 12.0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000グラムと 定義した。

他の原子の原子量は 質量数に応じて、相対的に 相似計算して 導出する。これを 通称、相対質量と呼ぶ。

(一方、原子一個の質量を 絶対質量と呼ぶ。 原子の重さを基準にして すべてを量るのは 面倒なので、もっと みじかな質量数12の炭素で 12グラムを 基準とした。)

1.2.元素の原子量

言葉 ぐちゃぐちゃに なりやすいので 先に 例示する。

たとえば 炭素。

原子の原子量は 質量数12の炭素で 12g

                        質量数13の炭素で 13g

じゃあ

元素の原子量は 炭素で                    12.01g

(つまり 元素の原子量は その元素の質量の 期待値)

ふつーは

この「原子の原子量」と 「元素の原子量」は 区別されず、元素の原子量ことを ひとことで 「原子量」と 呼ぶことになっている。

こういう定義の話になったときだけ、「原子の原子量」が 俎上に上がる。

こういう日本語のあいまいさは   いまにはじまったことではないけど、ほんとに いやになりますね。どうして 日本化学会は 名前を変更できないのか。

1.3.分子量

分子の質量を 原子量で 足して計算したもの。

CO2は 44g /mol    あるいは  44(単位なし)

(** なぜか 相対質量には 単位をつけたくないらしい。どうして?日本化学会!g /mol  をつければいいやん?)

1.4.式量

組成式や イオンの質量を 原子量で 足して計算したもの。

NH4 は 18g/mol

電子が 一個や二個 離れたり、くっついたりしたからって、質量は 同じです。

とくに、こういうイオンの質量に関しては  電気分解のところで でてきます。

 

 

 

 

 

 

 

「2.物質量」TOP

2.1.物質量 というか モル。

602000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000個を 1セット と いいたいところを 1モルと 呼ぶことにしたんです。↑たぶん 0が 23ぐらいあります。

12個を 1ダースと呼ぶように。2人を 1カップルと呼ぶように。24時間を 一日と呼ぶように。60秒を 1分と呼ぶように。

6の10の23乗個を 1モルと呼ぶ。

6の10の23乗個を アボガドロ定数と呼ぶ。

「物質量は いくらですか?」=「モル数は いくらですか?」

物質量=モル数。もるすう。

2.2.1モルの感覚を 広げる。

A. グラムにおける 1モル。

たとえば 水。 H2O これの「モル質量」は 18g/mol

つまり 1molの水は 18g

B.体積における 1mol

標準状態 つまり 「1気圧  0度」あるいは 「100kPa 0度」のとき

1molの 気体が 占める体積は 22.4?   

C.分子の個数における 1mol

アボガドロ定数  6の10の23乗個

D。分圧、分体積を molとして扱う。

PV=nRT より、ある化学反応の前後で、Tが変化しない場合、分圧、分体積を mol扱いして、定量を簡易化することができる。

分圧のほうは、気体の化学平衡で 圧平衡定数を 求めるときに 多用します。

分体積のほうは、未知の有機物質の分子量を デュマ法によって 定量するときにつかいます。こっちは デュマ法ぐらいでしか使いません。

というわけで molと 粒子の個数、質量、標準状態での気体の体積を 正四面体の4つの頂点にした イメージを もってください。

そこに 分圧を くっつけて molのイメージとします。

 

 

 

「3.化学反応式」TOP

3.1.化学反応。化学変化。

はっきりいって、化学変化は 本当に いろーーーーーーーんな 種類があります。ですから、いろんな 切り口から 視点から、反応を 眺めてその全体像を 手に入れましょう。

A。反応物 → 生成物

これは Input → Function → Outputの関係です。典型的二元論が 成り立っていますね。

このFunction  の 部分に いろんな 名前をつけていくわけです。

B. 化学反応を 三態によって 分類する。

物質の状態は 気体、液体、固体 つまり Gas ,Liquid 、Solidの 三態があります。場合の数で、GG   GL  GS  LL  LS  SS の 6種類の反応方法があります。

GG。気体同士を 混ぜて、反応させる。たとえば、アンモニアと塩素で 「中和」

GL。液体と 気体の反応。たとえば、アンモニアを 水に 「溶かす」。

GS。気体と固体。たとえば、グルコースを 酸素と 「燃やす」

LL。液体と液体というより、液体の中に溶けている イオンどうしの反応が ほとんどです。たとえば、水に溶けた硝酸と 水に溶けた水酸化カリウムが 「中和」

LS。液体と固体の反応。これも 「溶かす」が ほとんど。たとえば、銀に 硝酸を混ぜて、銀を「溶かす」。

SS。固体同士の反応。固体同士を すりばちで 混ぜて、加熱するという反応が メジャー。塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの固体を混ぜて、加熱し、「追い出し」反応。

C.Function としての反応 いろいろ。

ひとつの反応は いくつかの要因が 重なっているものが多いので、単純に この反応は 「○○」反応ですよ とは いいきれない場合が多い。

でも とりあえず、主要な 反応を すべて データベースしておきましょう。

1.溶かす。「水和させる。vs水と錯体を作る。」

溶媒である水の中に入れて、混ぜて 固体、液体が 混ざったように見える状態。

反応の種類は 「水和させる」と「水と錯体を作る」がある。

「水和させる」は 極性溶媒である水と 極性のある物質が なじんで、水和水に囲まれて、分散した状態。極性物質自体は イオン化していない。

たとえば、アルコールと水の水割り。

一方、

「水と錯体を作る」は 物質が イオン化つまり、電離して、水分子と 錯体を形成すること。

たとえば、NaClと水で 海水。

2.中和反応。

酸性物質は 水と錯体を作って、電離して溶けたとき、自分の水素イオンを放出して、水を酸性にします。水素イオンは 陽子、つまり プロトンでもあります。水の中では プロトンは 不安定なので、水と配位結合して オキソニウムイオンとして 存在します。

アルカリ性物質は                                        自分の水酸化物イオンを放出して、水をアルカリ性にします。

この両者が 同じ水溶液の中で ばったり出会うと、水素イオンと 水酸化物イオンが くっついて、安定した水分子になります。また、放出した中心分子(あるいは原子)イオン どうしは クーロン力で 引かれあって、塩(えん)、英語で Salt になります。溶解度が低いなら、沈殿します。

ちなみに 亀田和久式では アルカリ性が男性、酸性が 女性として ロールプレイします。

3.酸化還元反応

酸化剤は 電子を 欲しがっている物質です。

還元剤は 電子を 出してもいいと思っている物質です。

亀田和久式では 酸化剤は 借金取り、還元剤は お金持ちです。そして 電子が お金。

酸化剤は 還元剤から お金をもらうと 別のお金をもった物質に変化し、

還元剤は 酸化剤に お金を取られると、別の貧乏な 物質に 変化します。

お金を持っているかどうかというのは、中心原子が どの程度、電子を 普通の状態から 与えられているか、あるいは 奪われているかで 判断します。

これは 酸化還元のところで 詳しく解説します。

4.脱○○反応。

なんらかの物質を加えたり、あるいは 加熱することによって、○○を とりさる反応です。

脱水反応。脱塩反応(わたしが 命名しました)が メジャーです。

脱水反応は、

たとえば 過熱して取れるものとして、水酸化カルシウムを強熱して、生石灰にする。

とか        濃硫酸を 入れて取れるものとしては、グルコースに濃硫酸を入れて、炭素にするとか。

脱塩反応は

たとえば、酢酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの固体を 融解させて、メタンをぷくぷく、炭酸ナトリウムが 脱塩される というわけ。

5.追い出し反応。

酸性とアルカリ性における、男女の 修羅場と 考えてください。

貧弱な男が きれいな女性と付き合っていたとします。(弱アルカリと強酸の塩)

ここに かっこよくて 強い男が 現れて、「おまえとこのお方は 不釣合いだ。どけどけーい」といって、仲を 引き裂いてきました。

きれいな女性は この強い男に 一目ぼれ。弱い男は 「あ~れ~えええ」と 吹き飛ばされてしまいましたとさ。

この吹き飛ばされた弱い男、通称、アンモニウムイオンは 飛ばされて、アンモニアになって、実家へ 帰ります。そうそう、追い出されて、アンモニア(気体)になって ぶくぶく 出てきたんです。

これを 男女 逆にしても 成立します。

6.揮発反応

溶液中に溶けた揮発性物質が、ぷくぷく 揮発する。

たとえば、硝酸、塩酸の製法。

硝酸の塩、塩酸の塩を 濃硫酸の中に入れる。すると、揮発しやすい硝酸、塩酸が でてくる。

以下、有機化学特有反応

有機化学データベースを参照。

11.置換反応

12.付加反応

13.脱水して、二重結合形成反応

14.重合反応

15.加水分解反応

14.縮合反応。エステル化、アセチル化、アミド化

 

*****************************

さらに、反応を 別の見方をすると、結局のところ、すべての化学反応は

「酸化数が 変化している」vs「酸化数が 変化していない」の 二元に 分けることができる。

「酸化数が 変化している」の反応データベース。

1.酸化還元反応

2.分解系反応

熱分解、触媒による分解、UVによる分解

3.付加反応

4.置換反応

5.脱水反応

6.脱塩反応

一方、

「酸化数が 変化していない」の反応データベース。

1.中和反応

2.揮発分解反応

3.沈殿形成反応

4.錯体形成反応

5.気、液、固相の転移反応

6.異性化反応

*****************************   

         3.2..化学反応式の作り方。

まず、何の反応が 起こっているのか 上のデータベースより はっきりさせる。

そして、その反応ごとに 決められた方法があるので、それに則って、反応式を作る。

係数の 決め方も、それぞれの反応ごとに 決まったやり方があるので、以下のデータベースで 説明する。

「4.化学反応式と量的関係」TOP

         4.1.理論値vs反応量による 定式。

たすきかげによる定式。(後日 絵を張ります。)

         4.2.はじめ 反応量  反応後による 定式。

(同上)

「5.化学の歴史」TOP

ときどき センター試験や 一部の私立大学で出ます。化学の巨人。

A.デモクリトス による 原子論

B.タボアジエ による 質量保存則

C.プルーストによる 定比例の法則

純物質の 分子、ポリマーの原子の構成比は  同じ物質なら  定数で比例する。

D.ドルトンによる 倍数比例の法則

AとBが 化学反応して Cができる場合、AとBの反応量の比は つねに 一定になる。

E.ゲリューサックによる 気体反応の法則

AとBの気体が 化学反応して Cができるとき、同じ条件下では、AとBと Cの反応量は つねに 一定になる。

F.アボガドロによる 分子説

同じ条件下の 同じ体積を持った気体 Aと Bは 同じmol数になる。この気体A、Bは 原子が くっつきあった分子であり、分子は 原子に分割できる。

G。アボガドロの法則。アボガドロ数。

標準状態の 22.4?には 1molの気体分子が 入っている。

   

さて、法則を理解したところで、名前と法則名を

亀田和久による 語呂合わせで どうぞ。

「アボガド   ドル立て貯金   リュックサック など 要素を使います。近日公開しようかな」

 

 

 

2.物質の状態

2.1.物質の三態

「1.三態とその変化」TOP

         1.1.物質の三態、あるいは 三相 GLS !

一般に、融解熱vs蒸発熱。1gあたり、融解させるためのエネルギーvs蒸発させるためのエネルギーでは、蒸発させるほうが たいへん 険しい道のりになる。

それは、たとえば、水なら、おなじ水分子どうしの 水素結合、分子間力、なんかを 解き放って、自由に 飛ぶほうが たいへんだから。

氷の状態から 液体になるのは、それに比べて、たいしたことはない。

         1.2.氷の異常性。

氷は 水分子のVSCPR法の解析により、正四面体構造になることを説明しました。

ーH が 2本 と 非共有電子対が2本 で 中心が Oの 正四面体。これが ダイヤモンド型の結晶格子構造を とるので、密度が 低い固体結晶になる。密度が 水よりも低いスカスカ固体なので、液体に浮く個体という奇妙な現象が起こる。

だから、地球は 今の姿をしているし、人間は 安定した気候の環境で 住むことができる。水の特徴が、生命にとって 都合のいい環境を作り出してくれている。

一方、ふつうは たとえば ベンゼンのように  固体になると、密度が高くなるので、液体に沈む。

GLSで 変化するときの 変換名は まあ どうでもいいです。使っているうちに慣れるでしょ。

融解=凝固、昇華=昇華、蒸発=凝縮

「2.蒸気圧」TOP

         2.1.気体と液体の 平衡反応。

じゃあ、分子の平衡状態を、ディズニーランドのキャストで 例えましょう。気体分子が ランドで働いているキャストです。そして、液体分子がキャスト予備軍。ランドで 働くことができるのは 一定の人数までです。定員が 決まっている。だから、もし キャストが過少なら、 キャスト予備軍はゼロだし、 キャストが 過剰なら、悪いんだけど、キャスト予備軍に 回ってもらう ということになる。

ディズニーランドの経営者は つねに キャストの人数が 一定になるように 見張っていて、もし、キャストが 休んだ場合、すぐに キャスト予備軍から キャストへ 昇格させる。つねに、いったり きたり。

これが 気液平衡状態。

つまり、プール(液体分子)が 存在しているということは、気体分子が 定員に 達していていることを 示している。

「定員」は、温度にのみ 依存する。そして、定員の基準となっている数値が 「飽和蒸気圧」なのだ。

もし、気体分子が 働ける場所が ランドだけじゃなく、ディズニーシーも あれば、働ける気体分子の数は 増えますよね。でも、ディズニーリゾートの1平米あたりの従業員人数は 決まっている。それが 飽和蒸気圧のようなものなんです。

飽和蒸気圧と その気体の働ける体積を状態方程式にいれて、実際に 働ける気体分子(キャスト)の 人数を 計算して はじき出すというわけです。

わかったかな?

ちなみに 高温になるほど、飽和蒸気圧は 増えます。つまり、夏休みで 混雑するほど、キャストの働く人数が 増えるのと一緒です。ああ リアル。

         2.2.飽和蒸気圧曲線と ボッシュート直線。

没収 そして シュート。これを 合気道で くっつけると ボッシュートと 呼びます。直線の正体は、Vが一定の条件(定積条件)で ある気体のp=k×T の直線です。

(T,P)グラフにおいて、飽和蒸気圧曲線より ボッシュート直線が下にあるとき、セーフです。その気体は 気体でいることができます。

しかし、ボッシュート直線が 上にあるときは アウトです。仁君人形が ボッシュートされるように、気体は 液体に凝縮されます。そして、その気体の圧力は  かならず 飽和蒸気圧と一致します。そして、その蒸気圧の値から、状態方程式を利用して、気体のmol数を定量するのです。

          2.3.気体が 液化する実在気体系の問題の解き方。

A。まず すべての実在気体が 気体であると仮定して、ボッシュート直線を 定式します。

B.ボッシュート直線が下にあるなら、そのまま OK。

C.ボッシュート直線が上にあるなら、その気体の圧力は 蒸気圧と一致します。

D.よって Bと C、どっちにしても、その気体の圧力がわかるので、状態方程式から、気体のmol数を定量する。

すべては 以上のパターンです。だから 出たらすべての問題を カンタンに解くことができます。難しくしようとすると、たいてい 有機物質を 酸素で 燃やして、でてきた水が 蒸気圧になってますよね問題になります

         2.4.沸騰のイメージ。

水の中から とつぜん 泡でてくる沸騰。あの泡の中身は 気体になった水です。水の気体になりたい圧力が、大気圧と水圧の和に 打ち勝って、液中に気体の粒ができるんです。もちろん、気体のほうが 密度が低いので、ぷくーっと 浮いてくる。

         2.5.状態図の中の 飽和蒸気圧曲線。

まあ、状態図   というか 「実在気体の (T,P)グラフ」です。

三態の状態図の中には 3つの曲線が 入っています。

Yの字の 

\ が 融解圧曲線。

/ が 蒸気圧曲線。というか 飽和蒸気圧曲線。

|が 昇華圧曲線。

いつも 蒸気圧ばっかり 与えられていますけど、条件によっては、蒸気圧の代わりに、昇華圧を 使って、状態方程式から 気体のmol数を求めることもあります。

 

そんなわけで、実在気体の (T,P)グラフ以外にも、(T,V) グラフや (V,P)グラフがあります。

グラフが 多くなるほど、理解は 深まります。

 

 

 

2.2.気体の性質

「1.気体の体積と圧力・温度」TOP

1.1.気体の定式。ボイルシャルル。というか 「B8式」

PVT 。Pressure Volume Temperature。n は  mol 数。なぜ nを 使ったかは不明。

PV/nT= PV/nT

つまり 変数の数は8.だから Bオイル シャルル 8式。略して B8式。

ボイルシャルルだと なぜか n が 無視されていますけど、n もちゃんと 入れてください。

B8式は 「変化の方程式」です。n を 入れることによって、気体が 化学反応したって、使えます。だって、いつだって Rは 一定なんですから。

 

 

 

「2.気体の状態方程式」TOP

2.1.状態方程式。J4式。

状態方程式の じょ つまり JO。j 。4は 変数の数。PV=nRT。

今は、過渡期なので、はっきりいって、atm を 使うべきか、Pa を 使うべきか迷います。

問題の製作者側が ちゃんと 変換するときのデータを 示さないと、値が ずれるからです。

たいていの製作者は 1気圧=100kPa とするはずですが、実際は 1%ずれます。この値で、計算するとずれちゃうんです。1%分。つまり、標準体積22.4? が 22.7?に なってしまう。これは ひどい。ふたつ 答えが出てしまう。標準体積を基準にして、22.4?で 計算するか、あるいは 100kPaで 計算するかで 2種類の答えが出る。

Paは MKS系なのに、?は そうではない。なぜ 混在させるのか よくわかりません。

そんなに 圧力を Paで 表示したいなら、atm で計算させておいて、最後に Paに 変換させればいいんです。化学的な量を測るのには リットルが 便利なんだから、そういう配慮をすればいいのに。日本化学会は なにがやりたいのか よくわかりませんね。

(実際に、新学習指導要領後にも、atm で 出題してました。大学の教授は どっちを 選ぶのか、過去の問題を見るしかないです。)

というわけで Rは 2通りで 表現できます。

R=8.31     [J/mol・K] 

R=8.31k     [Pa・?/mol・k]

ちなみに、旧課程だと、R=0.082 です。わたしは こっちで慣れているので、迷惑しています。

State Equation つまり 状態方程式は 「点の方程式」です。

気体だったら、いつでも この式に従います。

         2.2.実在気体vs理想気体。

上の式は 理想気体の状態方程式です。

実在気体は ファンデルワールスの状態方程式に 従います。

要するに、PとVを 補正すればいいんです。

実在する気体は、

自分自身の分子間力で たがいに引き合い、

自分自身の体積で 飛び回る空間を 狭くしています。

よって、 実際の圧力は   理想の圧力より小さくなっているので、ちょこっと 強くする。

また、   実際の体積は    理想の圧力より大きくなっているので、ちょこっと 減らす。

こうして 補正した状態方程式が できます。

まあ、試験には出ないでしょう。

   

それよりも出るのが、

A。実在気体を理想気体に 近づける方法。

実在気体が良くないのは 「自分自身に体積があること」と「分子間力で 互いに引っ張り合うこと」です。

じゃあ、体積を 感じさせないようにして、引っ張り合いにくい状態を つくればいい。

「すかすか」で 「びゅんびゅん」とんでいる気体分子は 理想気体に近い振る舞いをする。

つまり、

低圧にして、高温にすればいい。気体の温度イコール気体分子の運動エネルギーだから、高温にすれば、高速になる。

すかすか していれば、自身の体積は 無視できる。

びゅんびゅん 飛んでいれば、互いの 分子間力を 無視できる。

B。理想気体からのずれ定式。

(P.Z)グラフ における ずれを 解説できるように。

温度が低くて、圧力が50気圧ぐらいだと、互いの分子間力で 理想気体の体積よりも 縮んでしまうので、下方向に曲線が曲がる。

また、極性分子も クーロン力で 縮こまるので、下に曲線が曲がる。

圧力が 1000気圧を 超えてくると、今度は、互いの体積が ぎゅううぎゅううううになってきて、体積を 膨張させる。よって、上方向に曲線が曲がる。

 

 

「3.混合気体」TOP

3.1.混合気体は混合してないかのように 仮定するのが味噌。

入試に問題として出されるのは95%以上が 混合気体。

混合気体の考え方は 2通りある。「分圧」型 と 「分体積」型だ。

A。「分圧」型の気体の考え方。

別別の気体同士、体積は共有して一致しているが、圧力を それぞれ 分け合って 協力して外力を 押している イメージ。みんなで ピストンを もちあげて わっしょいわっしょいイメージ。

この考え方が 一番良く使われる。デュマ法以外では、すべてこの考え方を利用して 解いていく。

B.「分体積」型の気体の仮定の仕方。

別別の気体同士、圧力は共有して一致しているが、体積を それぞれ 分け合って  ひとりひとりが外力を 押している イメージ。別の部屋に 閉じこもって、自分ひとりで、わっしょいわっしょいイメージ。

デュマ法で、分体積から 空気中に混ざっている有機ガスの質量を 浮力から 定量する。

ここでしか 分体積の仮定は 使わない。

         3.2.混合気体の それぞれの気体のPVnTを テーブル化する。

Table 。それは 四角い表のこと。たとえば アメリカ人は 九九のことを Multiplication tableと呼ぶ。株式の一覧表は a stock table 。そして よく使われるのが、 Timetable。

科学において、Table は データベースするために 必要不可欠な技術です。

このテーブル化技術、通称「テーブる」を 利用して、どんどん 理解を深めてください。

また、混合気体のデータを 把握するためには、デーぶるが 本とーーーーーーーーーーーーーーに 有効です。これがないと データが 錯綜して なにが なんだか わからなくなります。

わたしのテーブルの作り方。

→ の方向は、気体の種類方向です。↓の方向は PVnTのデータです。

たとえば

           水          二酸化炭素           窒素                    ALL

P       1                   2                    3                         6atm

V       5                   5                     5                          5 litter

n       h                    c                   t                         h+c+t mol

T      300                 300                300                         300K

これが テーブルです。

ちゃんと マッピングしてください。実際のノートの手書き感は www.ndthikaru.com/kagaku.html で 見ることができます。

 

 

2.3.溶液の性質

「1.溶解と溶解度」TOP

1.1.水に溶けるとは?

化学反応のところで 2種類あることは 紹介しました。「溶けてイオンになる」vs「溶けて 変化せず、水和水に 囲まれる」でした。

大学入試では 水に溶けることだけを 考えます。ベンゼンへの溶解度なんて どうだっていいんです。

ちなみに、物質の名前として、「溶けてイオンになるのは 電解質」vs「溶けて 変化せず、水和水に 囲まれるのは 非電解質」です。

固体を水に 溶かすときは 電解質ばっかり 扱い、

気体を 水に溶かすときは 非電解質ばっかり 扱います。

ちなみに、1mol 塩が溶解して、完全電離して、ナトリウムイオンと 塩化物イオンに なったとします。これは 合計 2mol が 溶けた状態として扱います。

これは 気体では 扱わなかった感覚です。気体分子が 分裂して、2mol になるなんてことなかったですけど、液体では ありえます。

ちなみに、ちなみに、理想気体と実在気体というのが 気体ではありましたが、溶媒に溶けるイオンも 理想イオンと 実在イオンがあります。理想イオンでは 互いに イオンどうしが 干渉しあって、溶けやすくなったり、溶けにくくなるとか、ありません。

気体で あつかった PVnTの 感覚は そのまま 溶液への溶解にも つかます。

気体では 「空間」に 気体分子が 飛び回る       でしたが

液体では 「溶媒」に イオン が    泳ぎ回る       という感覚です。

気体の状態方程式     PV=nRT は

浸透圧の方程式       πV=nRT へ 。やっぱり、気体の感覚は 液体の感覚と 似ているんです。

そして 唯一の大きな違いが、「電離して n が 増えること!」これだけ 気をつけてください。

1.2.溶解度と析出量の定式。

A. 溶液の状態テーブル式。

気体において PVnTを テーブルにしたように、溶液の溶解度においては

?:「溶液の質量」 M:「溶質の質量」  C:「溶媒の質量」を テーブル化します。

たとえば、硝酸ナトリウム、20度のとき、溶解度88 [g /100g水]を テーブル化。

溶解度 に あわせて ?MCを 定式するのを「理論値」とします。これは 飽和溶液のときの?MCの比だからです。一方、?MCの実際の値を 「反応量」とします。これは 化学計算の基礎で 説明した 「理論値反応量 たすきがけ定式」と まったく 同じ感覚です。

           20度の反応量                            20度の理論値

?          224-x                                          188 g

M           100-x                                            88 g

C               124                                           100g

上の テーブルは 反応量のところに、60度で 実際に とけていた 224gの溶液を 20度に下げて、xグラムの溶質を析出させた ことを 表現しています。

あとは 6個の 箱のうち 4つをえらんで たすきがけして ください。一元一式。小学生でも できます。

どんなの 面倒な 設定になっても、この溶解度問題は これ以上の定式には なりません。「難しい」のではなくて、「面倒」なのです。そこのところを 勘違いしないでください。

B.   析出させるための ファンクションデータベース。

析出させて、その析出量を 答えさせるのが この問題のすべてです。

B1. 冷やす。

溶液と 溶質を まいなすX

B2. 乾燥させる。

溶液と 溶媒を まいなすX

B3.  水和水が 冷やす、乾燥させることで 析出。

溶液、溶質、溶媒を マイナス X 、Y 、Z

たとえば 硫酸銅 5水和物だったら

X:Y:Z=250:160:90 です。単純に面倒なだけ。

B4.他にもあったような。

         1.3.溶解平衡

気液平衡のところで ディズニーランドのキャストで 説明しましたけど、おなじことが 固体と イオンのなかで 起こっています。

どれだけ イオン(キャスト)が ランドのなかで 働けるかは 温度によって決まっています。イオンが 過剰になると、固体(キャスト予備軍)に 吸収されて、つねに、キャストが 過不足ない状態になって 営業しているのです。

溶解度積 というものがありますけど、これは 溶解度と まったく同じ考え方です。ちがうのは 溶解度は いっぱい溶ける固体で 溶解度積は ほっとんど 溶けない固体ということ。

あまりにも 溶けないので、グラムで 扱うのではなく、mol 濃度で 定量するんです。こちらのほうが、イメージしやすいから。

また、積に なっていても、気体の溶解 ボッシュート直線のイメージは そのまま使えます。

ちなみに、溶解度と溶解度積の違いは 単位だけじゃありません。もうひとつだけあります。

それは、溶解度は 両方のイオンが 一定の量存在することだけを考える。これに対し、

溶解度積は 片方のイオン一定で、もう片方が 増減する場合を考える。ということ。

積で 考えるので、このように バラバラに考えることが可能なんです。

まあ、下のほうに 詳しい説明を書きます。

 

「2.気体の溶解度」TOP

         2.1.気体の液体への溶解度。実は、固体の液体への溶解度と 対して変わらない。

ここでも、気液平衡が 成立してます。ディズニーランドのネタです。今度は、気体分子と 液中分子で 平衡します。

今度は、キャストが 液中分子で キャスト予備軍が 気体分子。ディズニーランドで イオンが 働ける量は 決まっているので、常に一定になるように、気体分子が 待ち受けているというわけ。

なんで 「液中分子」っていうかっていうと、気体の溶解度で扱うのは 電離しない気体だけだからです。

         2.1.ヘンリー式。Henry’s Eq.

亀田和久が 勝手に作った式ですが、かならず 成立する式です。

n=D・V・π

n が 溶けている液体中の分子のmol数

Dが その気体のその温度における定数。自分で 作り出す。DissolutionのD。これは わたしが 勝手に つけました。

Vは 溶媒の体積、?。

πは 気体分子の気圧。

亀田和久の持ちネタとして、むかつく先輩への 化学的仕返しシリーズが あります。むかつく先輩に パシリで 缶ジュースを 買ってくる場合、かならず、脇で缶を暖めて、炭酸の溶解度を 下げましょう。そうすると、空けた瞬間 先輩の顔に コーラが 吹き出ます。

n で 考えてください。

標準状態に わざわざ 戻すとか 教科書に載っているように やらないでください。はっきりいって あほの坂田です。

知りたいのは 気体が 何mol溶けているか なんですから。

 

「3.溶液の濃度」TOP

         3.1.3つの濃度の定式。

あるひとつの溶液は、3つの 濃度表示をすることが可能です。

質量パーセント濃度 α

mol 濃度 C

質量mol 濃度 m

 

定式のイメージは すでに www.ndthikaru.com/kagaku.html  で 紹介しています。

ま、αは ?MC式。

Cとmは 1molモデル式。 で 求めてください。

         3.2.それぞれの単位の使い道。

αは どれだけ 濃いのか 示すのに 使います。家庭で使われている酢は どれくらい酢酸が 入っているのかなーとか、市販の濃硫酸の濃度は どれくらいなのかなー というときは αで 表示されます。

それ以外にも、固体のなかに どれくらい 不純物が 含まれているか、含有率としての αという見方もあります。

気体では αは つかいません。

      

一方、Cは 気体、液体のみで 使用します。固体では使いません。

Cは 酸、塩基と、平衡反応で 使います。化学では もっとも使う単位です。

 

そして、m は 液体だけ、しかも 溶媒は 水ぐらいしかつかいません。ですから

単位は 「mol/Kg水 」と 表示して 差し支えありません。水 の部分は かっこよく H2Oとしてもいいです。

これは 蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下のときのみ 使う単位です。これ以外では 入試で目にすることはありません。

 

「4.沸点上昇と凝固点効果」TOP

         4.1.溶液の蒸気圧降下 による ラウールの定式。

この分野は 定式が あいまいになっている気がするので、なんか ぼやっとした感じがします。ちゃんと 定式を 対象化しましょう。

A。ラウールの定式。「R4式」  希薄溶液の蒸気圧定式

(不純物入り溶液の蒸気圧)={(水のmol数)/(水と不純物のmol数)}×(元の蒸気圧)

P=(N/N+Zn)*P0

ここで Zn にしたのは 不純物が 電離するときとしないときがあるから。

気体問題と 液体問題の 最大の違いは 飛んでいる分子は 電離しないが、泳いでいる分子は 電離するかもしれないってことでしたね。

だから 強調するために Zn としたんです。

Zは 価数です。不純物が NaCl なら Z=2

                                   硫酸なら Z=3 です。

これが すべて源泉となる式です。これを 変形していきます。

B。蒸気圧降下分定式。「ΔR4式」

ΔP= P-P0=(Zn/N+Zn)*P0

ここで  N+Zn は Nと 近似しても 計算結果が対して変わらないので、

                  =(Zn/N)*P0

ところで Zn と Nを それぞれ mol から g へ 変換しましょう。

n=w/M   

N=W/ 18       (Nは どうせ 水だから)

これを 上の式に入れて、質量mol濃度を 利用するために、Wに 1000g/ 1000g をかける。

                     =Z×(w/M)÷(W/ 18 )×(1000g/ 1000g) ×P0

                     =Z×(w/M)÷(W/1000g水)×(18Po ÷1000g)

                     = Z×(質量mol 濃度)            ×(定数 Kp)

これが 蒸気圧降下分の定式 ΔR3式。

変数は ΔP と w と W とZ と 4つ。

さて

この蒸気圧降下分の式は  沸点上昇分の定式と 凝固点降下分の定式を導き出します。

証明方法は どうでもいいです。「三角形の相似」だと 思ってください。

「ΔT4式」です。

ΔTb== Z×(質量mol 濃度)            ×(定数 Kb)

ΔTm== Z×(質量mol 濃度)            ×(定数 Km)

bは Boiling point のb 。そして mは Melting pointのm。ついでに ラウールのほうも 比較すると、

ΔP== Z×(質量mol 濃度)            ×(定数 Kp)

というわけです。KmとKbは 問題で 与えられる実験値です。

すっきりしましたね。

         4.2.なんで 上昇したり、降下したりするのか。

不純物が 水面に現れて、出入りを邪魔するから。蒸気圧降下。

             沸騰するとき、                               。沸点上昇。

              凍るとき       、結晶形成を邪魔するから。凝固点降下。

         4.3.冷却曲線。マイナス50度の冷蔵庫に入れておいたときの 水の温度変化グラフ。

純粋な水は、水と氷が 共存しているとき、0度で 一定になる。また、過冷却がおこって、液体なのに マイナス4度 くらいまで 下がる。振動を ちょこっと 与えると、一気に 水が 凍る映像は みなさんも 米村でんじろう先生に見せてもらったことがあるでしょ。

一方、

不純物が少しでも入っている水は 氷ができるほど、残っている水の質量mol濃度が 上がって、濃くなっていく。だから、凝固点降下が 凝固点降下を生む。

最後は、その不純物が飽和溶液になって、析出し始め、凝固点降下しなくなる。固体になってしまえば、ラウールの法則に 従わないからだ。それに 、ラウールの法則は 「希薄」な溶液にだけ 適用できるので、どこまで 凝固点が 降下するかは 正確に 定量することはできない。

でも、そのうち、固体だけになって、さらに 温度が下がっていくことが予想できる。

         4.4.Zの定式。

Zの定式の概念は 酸塩基の 電離度の考え方を使います。まずは そっちを 学んでから、この分野を勉強してください。

電離度 と 会合度 があります。

         4.5.この分野の 計算問題。

はっきりいって 簡単なものしか出ません。でたら ラッキー。

蒸気圧が つりあったときに、気液平衡状態になって、液体の移動がなくなります。

ここで 裏技を紹介します。

もし、つかわれている不純物のZが すべて一致していたら、蒸気圧がつりあったときの濃度は すべての溶液を 混ぜたときの濃度と一致します。

これで いくらか 計算が 速くなります。ここは 面倒な 式変形が多いので、ありがたいといえば ありがたい。

でも Zが 一致していないのに これをやると 確実に 濃度が 合いませんから、注意してください。

 

 

「5.浸透圧」TOP

         5.1.浸透圧

半透膜というスペシャル膜のおかげで、この現象が観測できます。生体内だと、細胞膜が 半透膜になっています。

化学では セロハン膜が 半透膜として 使われます。

半透膜は 半分 透過する膜です。水は 透過するが、巨大分子は 透過しないために、濃度の不均衡が 起こります。

このとき、水の 濃いほうへ 行きたいという想いが 浸透圧を生み出します。

実際に 半透膜で 起こっている現象は 次の通り。

(うすい溶液の水分子の数)→→→→→→→←←←←(濃い溶液の水分子の数)

不純物が 穴を邪魔して、濃い溶液のほうは 水分子が うすい溶液へ移動するのを 妨げています。

一方、うすい溶液は 邪魔がいないので、らくらく 濃いほうへ 水分子が穴を 通過できるのです。

この水分子の数の違いが 圧力の差になって出てきます。

         5.2.浸透圧の定式。「π5式」

気体の状態方程式が J4でしたので、浸透圧は π5です。

πV=ZnRT

Zが 入っていることを 何回も 強調します。

これは 溶液の状態方程式と 思ってください。止まっている定式です。

一方、ボイルシャルル式、B8式は 動きのある定式でしたね。

もちろん、溶液にも、ボイルシャルルの式に相当する式があってもいいはずです。

どこにも 教科書には 乗っていませんが、「πB10式」として わたしが 考えました。

πV/ZnT=πV/ZnT

一応、Zは 共通しているので、かならず 消えます。だから πB8式でも いいんですけどね。

         5.3.U字管の でっこん ぼっこん 式。

片方を、1センチ 押し下げると、もう片方も 1センチ 上がります。

すると、どうしたことでしょう。液面差は 2センチになっているではありませんか!

この感覚が すべてです。

移動した水の体積は 1センチ系で 計算し、

水面の差は 2センチ系で 計算するのが 味噌です。

         5.4.水面の差から 圧力定式。そして つりあい式定式へ。

水と水銀の比重の 差による 圧力定式。

13.6×(h ぽつん)=1×(えええええええええええいち!!!!BIG!)

この感覚を持ってください。水銀の高さは せいぜい 70センチくらいですけど、水の高さは その 10倍の 10メートルくらいになります。

水面の差が H だった場合、 ぽつーんとした h に 変換することで、atm 気圧として 定式が可能になります。

パスカル表示にするには 最後に 変換すれば いいでしょ。

 

 

「6.コロイド溶液」TOP

         6.1.Colloid の大きさ。

こんなに でかい おセンチな しずちゃん。

5    7                 センチ

人間の体は コロイドで できています。

         6.2.コロイドの種類。

疎水コロイドは 食べられない。親水コロイドは 食べられる。

疎水コロイドに 親水コロイドを 混ぜると、疎水を親水が ガードして、保護コロイドになる。

正コロイドは 粒子のまわりに 鉄イオンとかアルミニウムイオン が くっついている。それ以外は 負コロイドと 覚える。どっちが 正か負かは わかりません。調べてみてはじめてわかる。

         6.3.コロイドの三態。

着せろゲルは かぴかぴ 乾燥。たとえば シリカゲル。

ゾルは Solution だから とろーん としてる。

ゲルは プリンとか ババロアとか 人間とか。ゲルマン人は ゲルなんです。ショックかもしれませんが、人間は ゲルです。ちなみに、ミイラは キセロゲルです。ミイラが 「着せろ!」と 言っているのを イメージできたら もう 覚えられますよね。

         6.4.コロイドの性質。

A チンダル現象

雪が降っているとき 街頭は ぼわ と 明るい。

B. ブラウン運動

ブラウンといえば 髭剃り シェーバーの会社です。リニア式で ひげをそります。生体内のたんぱく質は ブラウン運動で 移動しています。

C. 電気泳動。

DNA鑑定なんかは DNAが コロイドだから 可能なんです。

E. 透析

血液中の 老廃物も 赤血球も コロイドです。

F. 凝析出

ぎょっと するくらいかんたんに 析出します。

G.塩析出

塩を 大量に 牛乳に入れると 析出します。

 

 

3.物質の変化

3.1.化学反応と熱

「1.反応熱」TOP

         1.1.げろっきゅー式。

A。熱化学方程式の数字っぽさを理解する。

熱化学方程式は 数字です。ですから、化学反応式とは まったく性質が違います。

たとえば C+酸素→CO という化学反応式 に 対して、

C+(1/2)酸素=CO+300 というのは 数字、つまり、もっと 数学的に 書くと

c+(1/2)s= i + 300

みたいになります。これが 熱化学方程式の正体です。COというのは 一酸化炭素ではなく、一酸化炭素のポテンシャルエネルギーを文字で 置換した数学記号なんです。

じゃあ、そのポテンシャルエネルギーの原点、つまりゼロは どこかっていうと 「どこでもいい」が 答えです。どこでもいいだけに とっても あいまいに表記されるので、わかりにくいしとっつきにくいと感じるのです。

B. げろっきゅーという感覚を 式に与える。

普通、反応熱は 右辺に書くことになっていますが、これは はっきりいって おかしいやり方です。これを 考えた人は 頭が悪い。

じゃあ ちゃーんと 感覚のある人が 熱化学方程式を 書くとどうなるか 示します。

(はじめのポテンシャルエネルギー)

                                                +(エネルギーの吸収)

                                                -(エネルギーの放出)

                                                                               =(後のポ・エネルギー)

*ポ・エネルギーは ポテンシャルエネルギーのことです。

さあ、二元性が 成立していることに うすうす 気づいていますか?

「はじめ→ (変換反応)→ 後」これを わたしは 「は反後」と 呼んでいます。

とにかく 理系にとって 基礎中の基礎となる超超超大切な 概念です。微分方程式も エネルギー保存則も 化学平衡も この考え方がないと 理解できません。

さて、上の例を げろっきゅー式に 書き換えましょう。

「げろっきゅーの発熱反応式」

C+(1/2)酸素                                  -300                 =   CO

↑はじめのポ・エネルギー            ↑ 放出したエネルギー        ↑後のポ・エネルギー

さて、さて、ポ・エネルギーを 「体重」に 例えましょう。

はじめ c+(1/2)s kJ の体重だったニャッキが

反応して   300kJ の エクササイズを した。

後         i kJ に やせた。

(このエクササイズのところを  「吐き出す」Puke として 考えても良いです。)

これが 発熱反応!!!!!!

まったく どうように 「げろっきゅーの吸熱反応式」

今度は 逆方向から 反応させます。

CO                                                     +300                 = C+(1/2)酸素

↑はじめのポ・エネルギー            ↑ 吸収したエネルギー        ↑後のポ・エネルギー

はじめ   i kJ の体重だったニャッキが

反応して   300kJ の 給食を食べた。

後       c+(1/2)s kJ に  太った。

これが 吸熱反応!!!!!!

吸熱とは 給食だったんですねー。

以上の 例からみて お分かりだと思いますが、上の形にしてはじめて、人間らしい式になるんです。だから、熱化学方程式の反応熱を 右辺に書くやり方は  くるってるんです。

強調するために もう一度、「狂ってるんです!

         1.2.熱化学方程式を 「日本語から 作る。」

「S の  V熱    は    plusQkJである」=「plusQ ということは 発熱反応」

「S の  V熱    は    minusQkJである」=「minusQ ということは 吸熱反応」

「S」 が 主人公です。主人公は ひとりでなくては なりません。係数を 1mol にするのが 掟です。

「V熱」 これは 変換熱です。化学反応、つまり A→Bへの変換するときの反応名が 「V」に くっつきます。

ちなみに 「V熱」も 「Vエネルギー」も 同じ意味です。

たとえば

主人公が 炭素 、 V熱が   燃焼熱だったとします。反応熱は plus300kJ

つまり日本語にすると「炭素の 燃焼熱は plus400kJである」

これを げろっきゅーにすると、「C+酸素  -400=二酸化炭素」

こんな風に

「V熱」ごとに メタファーが 決まっていて、つまり ルールが 決まっていて、

「燃焼熱なら 主人公を 酸素で 完全燃焼させて  二酸化炭素ガスと 水液体にする」

「生成熱なら 主人公を  単体からつくる(ただし 標準状態で)」

「中和熱なら 水が 主人公で H と OH から作る」

「溶解熱なら 主人公が    大量の水と くっつく」

「結合エネルギーなら 主人公(気体)を  気体の原子から つくる」

「第一イオン化エネルギーなら 主人公(原子の気体)を  正イオン(ガス)にする」

「格子エネルギーなら 主人公(イオン結晶)を  プラズマ状態(イオン化したガス)にする」 

のように

どの状態から どの状態にするかが 決められているのです。だから

「Sの V熱 は QkJ」と 書いただけで、熱化学方程式を ひとつだけ 書くことができる。

 

 

 

 

「2.ヘスの法則と結合エネルギー」TOP

         2.1.ヘスの法則。

反応物質とその状態 →→→→→→→→→→ 生成物質とその状態

山の麓                   →→→→→→→→→→  山の頂上

どうやって 登ろうが、麓から 頂上までの 高低さは 変化しない。ってこと。

         2.2.ヘスの法則を 利用して、minus慰謝料plus結婚式

おならをする 茄子 の 法則のおかげで 熱化学方程式どうしを 連立して連立方程式を とくように 未知の 反応の反応熱を 求めることができる。

欲しいのは 変数QkJ

A+B=C+Q という方程式の Qが欲しい。

じゃあ これを含めて合計、いくつ 式が必要ですか?

こたえは 全部で 4つの式が必要。だって ABCQの 4元なんだから 4元4式でしょ。

 

と ふつうは、ここで 連立方程式を 解くんですが、そんなことをしている暇はないので、

Q=-(分かれるときの 慰謝料)+(再婚するときの ご祝儀)

これで 計算が求まります。よかったですね。

くわしい 絵は www.ndthikar.com/kagaku.html の 亀田和久の参考書の参考書を 見てね。

生成熱と 結合エネルギーは 同じ定式なんですが、

燃焼熱では ぷらすまいなすが 逆転しますので 注意。

まあ、熱化学は 迷ったら げろっきゅー式を たてて考え直してください。

 

 

 

3.2.化学反応の速さと化学平衡

「1.化学反応の速さ」TOP

 

         1.1.反応の速さ定式。

反応の速さは 気体か 液体どうしの反応で 定量する。固体どうしや 液体と気体とかは 考えない。

反応の速さは 「mol 濃度速度」によって 定量する。

C’=dC/dt です。(t、C)グラフを 書いてください。

ただ、全体の体積の値は ふつー 一定なので、実質的に mol 数の変化を 追っていることになります。

         1.2.化学反応の イメージ。

反応物質は たがいにぶつかり合うと、「活性錯体」という 反応物質と生成物質が ぐちょぐちょになった 物質になります。それが たがいに 離れると、別の もっと 安定した 物質である 生成物質になる。

たがいにぶつかりあったとき、たがいの運動エネルギーが、ポテンシャルエネルギーに 変化して、活性化状態になる。

このポテンシャルエネルギーの高さを 正反応の活性化エネルギーと呼ぶ。

この活性した錯体が 分離して 新しい物質ができると、互いに反発して べつべつの方向へ 飛んでいく。このときの 消費された ポテンシャルエネルギーを 逆反応の活性化エネルギーと呼ぶ。

そういうわけで、

「反応物質が多ければ多いほど、反応は 起こりやすい」し

「反応物質の運動エネルギーが 大きいほど 反応が 起こりやすい」

これを 定式すると、

v=k × C

つまり、速さは 濃度に比例し、kに比例する。

kは 反応速度定数 で   温度にのみ依存する。

このように Cとkにのみ 依存する反応を「素反応」「一次反応」「Linear reaction」と呼ぶ。

k を 定式すると、

k=μ×exp(-E/RT)

となる。これを アレニウスの定式と呼ぶ。

μ も E も R も 定数。Eは 正反応の活性化エネルギー。Rは 状態方程式と同じ気体定数。R=8.31

上の式からもわかるとおり、温度が 上がると 指数関数の 伸びで 反応速度は 速くなる。

         1.3.触媒は 活性化エネルギーを コントロールする。

エベレストを 富士山にしたり、筑波山にしたりするのが、触媒。

自分自身は (結果として)変化せず、自分に 触ってきたやつを 変化させる。酵素というのは 実は 有機触媒で 生体内の 反応を おきやすくしている。

ただ、注意が必要なのは、アレニウスの式より、速度を あげることに 一役買うけど、生成物が 多く手に入るというわけではない。というのも、もとに戻る数も 増えてしまうから。

         1.4.反応速度定数k を いろんな方法で 求める。

k を 求める方法は 4通り。

1.4.1 v=kC の式から 導出。

1.4.2 アレニウスの式から アレニウスプロットして 導出。

1.4.3 酢酸エチルというエステルの加水分解反応は 不可逆、一次反応であることを 利用して、中和滴定から Cの速度を出して、v=kC の式から 導出。

1.4.4.C=C0×exp(-at)の (t,C)グラフから、微分して 速度を 求める。

1.4.1.と1.4.3.の違いは、3が vの値と Cの値を 酢酸の濃度から 逆算して求めて、kの平均値を 求めるところにある。

とにかく 計算量が 膨大で 面倒くさい。

一方、1 は 与えられた値を 代入するだけなので あんまり 入試問題には 出ない。

 

 

「2.可逆反応と化学平衡」TOP

         2.1.可逆反応 と不可逆反応

可逆は 両方の方向に めまぐるしく反応して、平衡になること。水が 気体になったり、液体になったりするのは まさに可逆反応。

不可逆は 元に戻らないイメージ。

         2.2.平衡というのは 正方向の反応速度と 逆方向の反応速度が 一致すること。

見た目、反応物質と生成物の 濃度に変化がなくなる。

         2.3.気体の平衡の定式。

とりあえず、つぎの6式を 定式してください。絵を 張ります。(以下、図を参照)

2.3.1.「はじめ 反応量  反応後 分圧 式」

2.3.2.「Kc定式」平衡定数定式。

Kp と 区別して Kc と 書きます。

平衡とは 正反応の速度と逆反応の速度が 一致したときです。

つまり V=v。V=KC  、v=kc  これを V=vの式に代入。

KC=kc  この kを まとめて Kc=c/Cとした。

左辺の式が 分母にくるのは 誰かさんが そうと決めたので、仕方ありません。

 

         3.「Kp」圧平衡定数定式。

Kcの 濃度Cを 状態方程式から 圧力p で 表現しなおしたのが Kpです。

         4.「質量保存式」  平均分子量を定量するときに使う。

         5.「Kc から Kpを 定式」

         6.「解離度αを定式」

ま、要するに 単なる計算問題ってことです。面倒なだけ。

         

 

「3.化学平衡の移動」TOP

         3.1.Kcは 温度にのみ 依存する。

kは アレニウスの式からもわかる通り、kにのみ依存します。というわけでKcも 温度のみに依存。

         3.2.平衡状態になっている反応物と 生成物のご両人に いろいろ影響を与えて、動かして遊ぶ。ルシャトリエの法則。

平衡というのは ディズニーランドの例からも わかるとおり、変化を吸収するようにできています。Bufferです。

つまり Le Chatelier の法則とは 「変化を吸収する方向に動く」法則といえます。

A.濃度の変化の吸収の仕方。

              右辺の 濃度

Kc=ーーーーーーーーーーーーーーー

           左辺の濃度

ですから、T一定では Kc 一定なので、

片方の濃度が 大きくなったら、もう片方が 大きくなろうする。

B.圧力の吸収の仕方。

圧力が ぎゅっと 強くなると、気体ブラザーズは 数を減らして、全圧が 大きくならないようにする。

C。温度の吸収の仕方。

左辺  +(食べる吸熱  )=右辺

左辺   -(吐く発熱     )=右辺

でしたね。

両辺ブラザーズ に   クッパが 火を吹きかけてきたら、どっちに うごくか?

上の食べる式なら 右に動きます。右に動くと 熱を そとに 吐くことになります。

下の 吐く式なら    左に動きます。左に動くと、吐くので 熱を外に出すんです。

「4.いろいろな化学平衡」TOP

         4.1.溶解度積。Solubility Product だから Ksp

けっこー 水に溶ける電解質は 溶解度  α「g/100g水」を 使うんでした。

一方

あんまり 溶けない 電解質は  溶解度積 Ksp「mol濃度の積」を 使います。

同じ感覚で扱ってください。

最大の違いは 「電解した AとBのイオンを 別々に 扱えること」

というわけで 別々に 扱えるだけに、?MCとは 違った テーブルを 用意する必要がある。

それは イオンテーブルです。

たとえば AgCl

                   AgCl  ? Agイオン +Clイオン

はじめ           c             0              0

反応量         -a           +a              +a

反応後         c-a            a               a  mol

とかね。 上のテーブルは すべて molでやってください。最後に 全体積で割って、mol濃度にする。

         4.2.沈殿するか しないかは ボッシュート式。

溶解度積よりも 濃度が 高くなれば、沈殿。

沈殿した 固体があるなら、その濃度の積は わかりますが、どちらの濃度が どれくらいの比で 存在しているかは わかりません。

そこが  べつべつに 扱えるところの 味噌。溶解度が 化学Ⅰ で 溶解度積が 化学Ⅱにある理由。

硫化物イオン問題が 一番 メジャーです。

それは pHを コントロールするだけで 硫化物イオンの濃度を 調整することができるから。

そうすると、分別沈殿を させることができるというわけ。

くわしくは また 今度。

 

3.3.酸と塩基の反応

「1.酸と塩基」TOP

         

         1.1.酸、アルカリの定義。

                                     酸                                  アルカリ

アレニウスの定義         水素イオンを 出す       vs水酸化物イオンを 出す

ブレンステッドの定義     プロトン        出す       vs プロトン          を もらう

ルイス          の定義      非共有電子対をもらう vs 非共有電子対  を出す

      

**プロトンというのは Proton つまり 陽子です。水素イオンは 陽子と同じです。つまり 裸の原子核ってこと。

これは 酸なのか アルカリなのか 迷ったときは、上の 定義から 都合の良いものを 選べばいい。

大学受験の80%は アレニウスの定義で 足ります。それは ほとんどの酸塩基反応は 水の中で起こる中和反応しか 扱わないからです。

例外的に ブレンステッドの定義、あるいは ルイスの定義を 使わざるを得ないのは 全部で3種類。

B。追い出し反応。たとえば 炭酸水素ナトリウムと 酢酸。(水なし で 反応します)

C.空気中での沈殿形成反応 たとえば 塩酸とアンモニアの中和反応。

D.錯体形成反応   たとえば 銀イオンと シアン化物イオン

さて、C について 具体的に見てみましょう。

水素イオンと水酸化イオンが でてくるのは 水の中だけですから、アレニウスでは この反応を 説明できない。

そこで 中和反応の定義を 拡大して、ブレンステッドあるいは ルイスの定義で この反応を捕らえると、

塩酸が アンモニアに プロトンを あげて、塩を形成する。(ブレンステッドの視点)

あるいは、

塩酸が アンモニアから 非共有電子対をもらって、塩を形成する。(ルイスの視点)

と  解釈できる。

注。

たしかに 水素イオンは オキソニウムイオン、つまり 水と水素イオンが 配位結合した 錯体になって存在しているんですけど、たいした違いではありません。いちいちH3Oと書くのが面倒なので H とだけ 書くんです。HとH3Oが 一対一に対応しているから、すべてのHは H3Oに なっているわけですから、Hを 使っても何の問題もないんです。

注意**

アルカリvs塩基。

アルカリも塩基も 同じ意味で わたしは 使っています。ただし、厳密に言うと、Alkali というのは アルカリ金属とアルカリ土類金属の水酸化物のことを アルカリと呼ぶのだそうです。そういうわけで、アンモニアは アルカリではなく、塩基というわけです。でも どーでもいいですよね。そんな違い。だいたい 塩基って Baseの変訳ですから、やっぱり わかりにくい。「えんき」よりも アルカリ のほうが 言葉としての魅力があるので わたしは 酸と逆 という意味で、「アルカリ」という言葉を 塩基という言葉の代わりとして 使います。

今度、アメリカの教科書は どうなっているのか 調べておきますね。

         1.2.化学反応は 結局 大きく分類すると 酸化数が変化する「酸化還元反応」と 酸化数が 変化しない 「酸塩基反応」しかない。

じゃあ、酸塩基反応の中には いくつの種類があるかっていうと

A. 中和反応         つまり 水ができる        アレニウス型

B.追い出し反応     つまり 水が出てこない ブレンステッド型

C.沈殿形成反応    つまり 水がでてこない  ルイス型

D.錯体形成反応    つまり  水がでてこない  ルイス型

         

 

「2.酸と塩基の強さ」TOP

         2.1。酸と アルカリ キャラクターズ。

娘さん。そして アルカリ 男。これで レッテル展開しましょう。ぐぐっと 酸とアルカリに親しみを感じるようになるはずです。

とりあえず 強い 男女、まあまあ 強い男女、弱い男女、最弱の男女、男にも女にもなれる両性 なんかを データベースしていきましょう。

男女の強さは 右に行くほど強いと 思ってください。

                      弱い<<<<<<<<<<<<<<<<<強い

 

1価の男女     monoprotic acid and monoacidic base

女シリーズ。

N系                 亜硝酸<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<硝酸

ハロゲン系      HF<<<<<<<<<<<<<<<<<<<HCl <HBr  <HI

ClO 系                  HClO<HClO2<<<<<<<<<<<<HClO3<HClO4

CN系            HCN (シアノ酸、シアン化水素酸、青酸★)<<HSCN(チオシアン酸)

 

有機系          フェノール基<<<炭酸<<<カルボキシル基<<<スルホン基

 

男シリーズ。

アルカリ金属系    <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<NaOH など

**アルカリ金属は 全員  強アルカリ

アンモニア系        アンモニア(水酸化アンモニウム)<<<<<<<<

有機系               アニリン、アミノ基<<<<<<<<<<<<<<<

テストにでない系                  <<<<<<<<<<<<<<<過酸化マンガン酸

                                                                                            HMnO4

錯体系                   H[Al (OH)4]<<<<<<<<<<<<<<<<

錯体は 実は、酸なんですねー。

 

2価の男女  diprotic acid and diacidic base

女シリーズ。

S系              硫化水素、チオ硫酸<<<<<<亜硫酸<<<<<<<<<<硫酸

CO系                      <<< 炭酸<<<シュウ酸<<<<<<<ピクリン酸

Si 系              ケイ酸<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

テストにでない系              <<<<<<<<<<<<<<<2クロム酸

                                                                                     H2Cr2O7

男シリーズ。

アルカリ土類系          <<<<<<<<<<<<<<<<<水酸化カルシウムなど

**アルカリ土類は みんな 強アルカリ。

2族系                    水酸化Be、水酸化Mg<<<<<<<<<<<

**非アルカリ土類は みんな 弱アルカリ男。

その他金属系        Zn(OH)2<<<<<<<<<<<<<       

                            Pb(OH)2<<<<<<<<<<<<

典型金属でも、遷移金属でも、とにかく 弱い。

 

3価の男女 triprotic acid and triacidic base

 

女シリーズ。

リン酸シリーズ。   <<<<<<<<<<<リン酸<<<<<<<<<<<

 

男シリーズ。

フェクラール系         水酸化鉄(Ⅲ)<<<<<<<<<<<<<<<<

Fe Cr Al は フェクラール トリオと 覚える。なにかと セットで 扱われるみっつの男たち。

 

 

         2.2.純粋な溶質の電離。

娘さんの 電離。 イオンの価数は 補ってね。どんどん Hが はずれていくイメージ。

H3X ? H+H2X

H2X ? H +HX

HX   ? H+   X

男アルカリの 電離。 イオンの価数は 補ってね。どんどん OHが はずれていくイメージ。

Y(OH)3?OH+Y(OH)2

Y(OH)2?OH+Y(OH)

Y(OH)  ?OH+Y

         

         2.3.酸化物である溶質の電離

娘さん酸化物の電離。酸化物が水に溶けることで オキソ酸になるイメージ。オキソ酸になったら、2.2.に 溶質の電離と同様に Hが 外れていく

XO3+H2O ?H2XO4

H2XO4? H+HXO4

HXO4 ? H +XO4

男アルカリ酸化物の電離。酸化物が水に溶けて 水酸化物になるイメージ。水酸化物になったら、2.2.に 溶質の電離と同様に OHが 外れていく

YO+H2O?Y(OH)2

Y(OH)2?OH+Y(OH)

Y(OH)  ?OH+Y

両性酸化物の電離。酸性の水に 溶けるか アルカリ性の水にとけるかで  酸になるか アルカリになるか 決まるイメージ。

Zn Al Sn Pb  Ga Ge の酸化物が こういうことになります。

たとえば ZnO

娘さん性 の水に溶けると、、、、、

ZnO+3H2O? H2[Zn(OH)4]   (これは 酸です)

つまり 電離させると、

H2[Zn(OH)4] ? H +H[Zn(OH)4]

H[Zn(OH)4]   ? H+   [Zn(OH)4]

 

アルカリ性の水に溶けると、、、、

ZnO+  H2O?   Zn(OH)2        (もちろん こっちは アルカリです)

Y(OH)2?OH+Y(OH)

Y(OH)  ?OH+Y

       

         2.4.酸化還元が伴う気体が溶質の電離。

塩素 +水 ? 塩酸+次亜塩素酸

フッ素+水?フッ素酸+酸素

水素化ナトリウム+水?水酸化ナトリウム+水素

↑は あんまり 試験には出ません。ですが、うえのふたつは 頻出です。

         2.5.女の酸としての強さを 定量する。

酸を 例に 強さを定量しましょう。(アルカリも まったく同じ考え方でやるので)

2.3や 2.4.で 溶質が 水と溶けて電離し、 水素イオン と Xイオン になる というのを やりました。

ここでは 1価の酸   HX を 考えましょう。Xは ハロゲンだけじゃなくて、いろんな 酸の中心物質を 置換しています。

この Xの部分が いかに Hを 放出しやすいか で 酸の強さが 決まります。

では どういうXだと Hを 放出しやすいか というと 「水素基が持っている電子を奪っている中心物質ほど 放出しやすい」という性質があります。

   H→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→X

   ↑                                                                        ↑

   電子が奪われて、ヘロヘロ状態。                     電子を奪って、おなかいっぱい。

このとき、Hは  X から ぽろっと 取れて、 水素イオン(Ⅰ)に なりやすいんです。

そりゃそうですよね。電子が 奪われて ほとんど  裸の原子核状態になっているんですから。

さて、電気陰性度を 思い出してください。強酸といわれているXは みんな 電子を奪う力が つよいことに 気がつくはずです。

とくに、オキソ酸 とよばれる CやS、Nに 酸素がくっついた酸は さらに 電子を奪う力が ドーピングされます。ひとりで 電子を奪うのではなく、横綱クラスの借金取りが 協力して スクラムを組んで H- の電子を 奪いに行くんです。そりゃ、 カンタンに H- は とれて、水素イオンになりますよね。

    

じゃあ、どれだけ 水素イオンを 放出するかは どうやって 定式するか?

はじめ 反応量  反応後 の 式を 使ってください。

                    HX→          H           +                X

はじめ          n mol            0mol                      0mol

反応量         -αn           +αn                     +αn

反応後        (1-α)n           αn                     αn

mol数で 考えればいい。

n molの HXが αn mol の Hを 出す。

この Hが 電離する割合が α。つまり 電離度です。これが 1に近ければ近いほど、強い酸である。

αが

95%以上で 強酸。

5%以下は 弱酸です。

         2.6.pHを 定量する。

じゃあ、その酸の溶質によって、どれだけ その溶媒が 酸性になっているか 調べましょう。

溶媒が V ? 。Hのmol数が αn molとすると

水素イオンのmol 濃度は αn mol / V ?  です。

ここで  数学の記号 「p 」について 定義しましょう。

p=-log です。底は 10 です。

[H]=   αn mol / V ?    この両辺に 「p る」つまり 「-logる」「-logを くっつける」

「Y=-log X グラフのなかに 代入する」のです。

すると

pH =p (αn mol / V ?)

     =pαn        -p V

となるわけ。

   

         2.7.水のイオン積。

水 ?水素イオン+水酸化物イオンは 平衡反応です。

平衡定数K とすると

K=[水素イオン][水酸化物イオン]/[水]

水の mol濃度は イオンの濃度に比べれば、もんのすごく大きいので、近似的に どのpHでも いつでも 一定であるとしても 計算が合う。

だから 分母をはらって

Kw =K・[水]=[水素イオン][水酸化物イオン]

というわけで Kは 温度にのみ 依存するし、[水]は ほとんど 一定だから、Kw は 常に一定というわけ。

これを さきほど 手に入れた 新しい 視点である 「p る」をすると

pKw =p[水素イオン]+p[水酸化物イオン]=14

                  1          +13

                   7         +7

                    12      +2

                   -1      +15

 

 

「3.中和」TOP

         3.1.中和反応とは?

酸と塩基の反応には 4つの形があるんでしたね。そのうちのひとつが 中和反応です。おさらいすると、

1.中和反応。酸とアルカリにより出された、HイオンとOHイオンで 水ができる。

2. 追い出し反応。

3.沈殿形成反応。

4.錯体形成反応。

   

          3.2.過不足のない 中和。

ここで ちゃんと対象化してください。「中途半端な中和」vs「過不足のない中和」

過不足のない中和とは

注目している酸(あるいはアルカリ)物質が 1価の酸としての性質を果たして、すべての水素イオンを 放出し終えること です。

だから、2価の酸は 第一過不足のない中和 と 第二過不足のない中和が あります。

注意が必要なのは、この過不足のない中和は pHとは 何の関係もありません。

Hを 出し切ったときが中和なんです。pHは 7でも 10でも 4でもいい。

    

         3.3.過不足のない中和の定式。

ZCV式です。

これを 定式するまえに 棒グラフを 立てるようになりましょう。

たとえば   炭酸を NaOH で 中和する について。第一中和と 第二中和があるので 式がふたつ 作れます。

H2CO3?H + HCO3     ・・・・・・・・・・*

HCO3  ?H +    CO3    ・・・・・・・・・・**

これに対して

NaOH →Na+OH

H2CO3の 一価の酸としての段階が*。HCO3の一価の酸としての段階が**です。

H2CO3      ----------                       ←H2CO3が 出したH のmol数

HCO3                        ----------       ←HCO3が 出したH のmol数

NaOH        --------------------       ←NaOH が 出したOH のmol数

      

さて Hのmol数と OHのmol数が イメージできたところで  「mol 数の つりあい式」を たてましょう。

(炭酸のだした Hのmol数)=(水酸化ナトリウムが 出したOHのmol数)

これが すべてです。酸 塩基の 80%は この式で 解くことができます。

大切なのは、2価の場合 しっかり 棒を ふたつにわけて グラフするということです。

棒は たてでも 横でも 好きな方向に 立ててください。

「4.塩の種類と加水分解」TOP

         4.1.塩の形成。

中和したとき、塩が 強電解質の場合、溶質として、水に溶けたままになり、      

                          弱電解質、あるいは 不溶性の塩の場合、析出、沈殿する。

たとえば、HCl と NaOH の塩 NaCl は その名の通り、よく水にとけるので、あんまり 沈殿しない。

一方、、、硫酸と 水酸化バリウムの塩 BaSO4は 溶解度が低いので すぐに沈殿する。

         4.2.塩の名前vs 塩を水に溶かしたときの pH

塩には 「正塩あるいは 中性塩」「酸性塩」「塩基性塩」「複塩」「錯塩」があり、それぞれ どういうものかっていうと、、、、、

「正塩」は 塩の中に、HもOHも入ってない塩

「酸性塩」は            Hが 入っている塩

「塩基性塩」は               OH が 入っている塩

「複塩」 は     3つか 4つの男女によって ひとつの塩をつくる塩。

「錯塩」は  両性元素の錯体が 酸性として働いたときの塩。

      

「正塩あるいは 中性塩」「酸性塩」「塩基性塩」の

一番の特徴は 「名前の割りに pH とは なんの関係性もないこと」

はっきりいって この名前をつけたひとは そうとう あほの坂田だったとしか いいようがない。こういうのは 文系でやってほしい。

塩のpHの定量については 6.中和滴定曲線を 見てください。

でも、カンタンに 塩のだいたいのpHを 予測するこができます。

予測方法は 3つ。

A.  男女カップルのうち、強い性のほうが 勝つ

B.  男女ともに 弱い、強い場合は 中性で ひきわける可能性が高い。(ほんとうに どっちが勝つかは やってみないと わからない。完全に pHが 7になるか どうか なんて わかりません。どうしてわからないかは 「塩のpH定量方法」参照)

ただし、同じつよさの男女でも 武器を持っている場合は 違います。

C. 2価の男が OHをもっていたら、OHを武器に 女と戦う。

    2価の女が    Hをもっていたら、 Hを武器に 男と戦う。 よって、同じ強さの男女が戦ったら、武器を持っているほうが 勝つ。

たとえば、NaHSO4の 酸性塩 は 硫酸がHという武器をもって Na と 戦うので、かならず 女が勝ちます。

また いくら 弱アルカリの男が 武器をもって 戦っても、強酸の女には 勝てません。

「5.中和滴定」TOP

         5.1. 過不足のない中和を 滴定することにより 未知の濃度を定量する。

中和の定式を 利用することで、未知の溶液の mol濃度を 定量する。

         5.2.滴定に 使う道具。

A。精密測定系。

         AA。電子天秤。

やくさじ とかを つかって、正確に はかり取ります。

         AB。標線系

なぜ 標線が 書かれているガラス器具は 細くくびれているかというと 誤差を少なくするためです。水面の面積が 大きいほど、目で メニスカスを 考慮に入れつつ、水を入れるわけですから、あいまいになってしまう。だから 水面の面積を 小さくする必要がある。

ビュレット。これで たらします。たらした量も 正確に 測れます。一人二役。

ホールピペット。スポイトの 正確バージョン。吸って 水を 汲む。

メスフラスコ。ホールピペットの巨大バージョン。口から 水を そそぐ。「混ぜる」 +「測る」が できる 。一人二役。

B。適当系。

コニカルビーカー。あるいは 三角フラスコ。別に どっちを 使っても良いです。口が広いのであれば、どの器でもいい。ご家庭の マグカップだっていいです。

シュウ酸を混ぜたり、水酸化ナトリウムを 混ぜるのに使います。

また、

ビュレットの 受け皿として も 使います。

         

         5.3.滴定の流れ。たとえば 食酢の mol濃度を 定量する。

A。シュウ酸をつかって、標準溶液を作る。

シュウ酸2水和物は 超 正確な固体です。空気中で安定に存在できるので、正確な質量を 電子天秤で はかって、正確な 水の体積を メスフラスコで 測れば、正確な  mol濃度のシュウ酸が できあがります。

シュウ酸のmol濃度が 基準になって、すべての 酸、アルカリの mol濃度を 測ります。

B。酸で 酸の 濃度は 中和式できないので、アルカリ性の 標準溶液を作る。NaOHに 標準溶液になってもらう。

シュウ酸 と NaOH 溶液 で 中和滴定をする。NaOH が どんな 濃度か は どうでもいい。正確な NaOHの 体積を ホールピペットで 測りとり、ビュレット 正確に 滴定すれば、NaOHの 正確な濃度が わかるからだ。

C. NaOHの正確な濃度が わかったところで、食酢を 中和滴定。

ただし このとき 食酢は 10倍に 薄める工夫をする。こうすることで、いいことある?

         C1。酢酸以外が NaOHと反応する影響を 小さくする。

         C2. 食酢の 色が 薄くなることで、中和したときの 指示薬の色が 鮮明になる。

というわけで、正確に ホールピペットで 食酢を 測り、メスフラスコへ 入れる。そして 純粋をいれて 10倍に薄める。10ml なら 100ml へ 薄める。

この薄めた食酢を 適当なビーカーにいれ

アルカリの標準溶液にしてやった NaOHを ビュレットに入れて、中和するまで 滴定。

「6.中和滴定曲線」TOP

         6.1.pH指示薬

フェノールフタレイン。Phenol Phthalain 。P.P.  通称 ピーピー。

「父ちゃん はみです ピンクのパンツ」

10           8.3

メチルオレンジ。Methyl Orange。M.O.  エムオー。

「赤ちゃん  三歳           よちよち   ある         き」

赤            酸 3.1.      4.4      アルカリ    黄色

「PPとMOの 赤は重ならない」と 覚えれば、PPの変色も 覚えられる。

ちなみに、炭酸の滴定では、ちょうど 第一中和点が MO 第二中和店が PPを 利用できる。

      

         6.2.酢酸の 中和滴定曲線の それぞれの代表的な点のpHを 定量する。

A.なにも 入れてない、弱酸としての 酢酸。

これは 弱酸のpH定式

B。緩衝溶液になったとき。

Buffer のpH定式。

C。緩衝溶液にちょこっと 酸あるいは アルカリを入れたとき。

Buffer のずれ pH定式

D.強アルカリと弱酸の塩。(中和したとき。)

強アルカリと弱酸の塩のpH定式

.この 4つの定式が スムーーーーーーースに かけるようになるまで なんども 写経しましょう。100mass計算と 漢字の読み書きが 基礎学力を 養う上で 大切な要素ですから。

www.ndthikaru.com/kagaku.html の  絵で どうぞ。

   

         6.3.(pH 、存在率)  グラフ。

グラフは 多ければ多いほど、その現象の 理解をするのに 役に立ちます。

たとえば 炭酸の存在率。

pHが 変化するにしたがって、炭酸が溶けた水溶液のなかでは 

「炭酸分子」→「炭酸水素イオン」→「炭酸イオン」

が どのような 存在率になるかを グラフします。

わたしにとって、このグラフが 酸、塩基を 理解するのに 核となった グラフでした。

これが 頭のかなで 描ければ、もう すべての酸、塩基の問題を 解くことができます。

え?早く見せろ?

そのうちに 書きます。

3.4.酸化還元反応

「1.酸化と還元」TOP

         1.1.酸化数が 変化する反応。じゃあ 酸化数とは?酸化数を定量する

通常よりも 分子中の、あるいは 単体の、あるいは イオンの、それぞれの原子が どれくらい 電子(お金)を 持っているかを 示した数字。

電気陰性度 とは その原子が 電子を どれくらい欲しがるのか、その欲しがる強さを 定量するしたものであったのでした。

その他<H<CSI<Br<NCl<O<F

最強が F こと ヒグマ・レベル40。次が O こと 横綱・レベル35。次が NCl こと アフリカの戦士・レベル30。次が Br ことくさいくさいマン・レベル28。次が CSI こと 科学調査刑事・レベル25。次が H こと 兄さん レベル21。

たとえば H- O-H。

これを お金の方向で イメージすると、H→O←H  です。

兄さんvs 横綱。そりゃ 横綱が 圧勝します。両方のHから お金を とって

お兄さん +1 。横綱 -2.

お金は  電子なので 単位は -1 です。つまり お金をもらうほど、お金持ちになるほど、負になります。

正であるほど、お金を 取られて 貧困になっていると思ってください。

そして、貧困になるほど、凶暴になるということも 覚えておいてください。

たとえば H-O-O-H。

H→   O ー  O   ←H

+1 -1   -1  +1

横綱どうしで 戦っても 引き分けなので、電子は奪えません。

だから 単体は 0なのです。

たとえば O-O     たとえば H  -  H

            0    0                 0     0

たとえば MnO2 から MnCl2の反応。

O=Mn=O           ClーMnーCl

電子式で 表現すればわかりますが、Mn と O は 二重結合しています。だから、お金は -2円も 奪うことができます。

一方、Mn と Cl は 一重結合なので -1円しか 奪えません。

O←←Mn→→O              Cl←  Mn →Cl

-2    +4   -2          -1   +2  -1

つまり +4から +2 へ Mnの酸化数が 下がっています。

そんなわけで 一般に 酸素原子は 二重結合するか、配位結合するので、電子を奪うときは -2円 も 奪います。

これは ほかの電子を奪う借金取りとは 違います。

         1.2.酸化数の 棒グラフ。

酸化数を 連続的に捕らえて、酸化還元を 動的に 捕らえましょう。

たとえば 中心原子 N の 酸化数 棒グラフ。

金持ち(還元剤)→→→→→→→→→→→→→→→→→→→貧乏(凶暴な酸化剤)

NH3(-3)→→→窒素(0)→→NO(+2)→HNO2(+3)→NO2(+4)→HNO3(+5)

アンモニウムイオン(-3)

酸化反応を 定式するときも、無機で N 関係の反応式をかくときも 常に、この棒グラフを 描いてください。

そうすれば カンタンに 反応を書くことができます。

         

 

 

 

 

「2.酸化剤と還元剤」TOP

         2.1.酸化剤とは?還元剤とは?

酸化剤とは 借金取りです。とにかく お金が欲しい。貧乏なので ものすごい勢いで 借金回収を してきます。

還元剤とは  お金持ちです。お金を 借金取りに とられて、お金がなくなっていきます。

1.2.の棒グラフを 見れば 一目瞭然ですが、

中心原子が お金をもっている左側の状態が お金持ちの還元剤。そして、

                 お金をもってない右側の状態が 貧乏な      酸化剤。

酸化還元反応をすると、還元剤は 貧乏になり、酸化剤は お金持ちになります。

         2.2.酸化剤、還元剤の 反応の描き方。

覚えるのは、棒グラフの どこから どこへ いくか です。

たとえば 中心原子が Mnのとき

金持ち(還元剤)→→→→→→→→→→→→→→→→→→→貧乏(凶暴な酸化剤)

Mn(0)→→MnCl2(+2)

    マンガンイオン (+2)→→酸化マンガン(+4)→→→過酸化マンガンイオン(+7)

あとは みなさんが よく知っている方法で 完成させるだけです。

Oを足りない分だけ 水をたして、

Hを 足りない分だけ  水素イオンを 足して、

両辺の イオンの数を イコールにするため、電子を 足す。

         2.3. 酸化剤、還元剤を 覚える。

入試で必要があるのは 棒グラフです。

中心原子に どのくらい 酸素が くっつくかは 覚える必要があります。

それは 語呂合わせに頼るしかありません。

たいていの棒グラフは  なんとなく 導き出すことができると思いますが、酸化還元の分野でしか 使わないような 分子は 特別に覚える必要がある。

というわけで 覚えるのは たった 3つだけ。これ以外は カンタンに 導き出せる。

MnO4   -

Cr2O7 2-   

S2O3  2-   → 1/2S4O6  2-

わたしが 使っている ごろは 放送禁止用語が はいっているので、新たに 作る必要があります。

HMnO4               「 紫 ガンマン       4人            」    

H2Cr2O7            「  オレンジ 黒田      7人                        」

H2S2O3                 「チオ硫酸というか チオ亜硫酸やん」

1/2H2S4O6         「チオ亜硫酸 合体!」

うーーーーん。やっぱり 自分で 考えてください。

    

         2.4.酸化還元反応式を定式する

還元剤の式    × 定数

酸化剤の式    ×  定数    (+

ーーーーーーーーーーーーーーー

酸化還元のイオン反応式

足りないイオンを 補う。その酸化還元反応が どんな 溶液の中でやっているかによって、補うイオンは 変わってくる。

+Cl                         +Cl

ーーーーーーーーーーーーーーーー

酸還元反応式   完成。

要するに、それぞれの式を 定式して、電子が ちょうど 消えるように 定数倍して 両方の式を 足しあえばいいだけ。そして ちょっと イオンを 調整する。

面倒なんであって、カンタンです。

ちなみに、うすい硫酸酸性溶液の中で 酸化還元反応を やりたがるのは、酸性にすると、酸化剤は 凶暴になるからです。ルシャトリエの法則より、水素イオンが 入ると、正反応が 加速されるんです。

また、うすい硫酸にするのは、硝酸は それ自体 酸化力のある酸なので 使えないからです。塩酸も、還元剤として 使えちゃうので、反応する可能性がある。

硫酸は 濃くて、高温でないと 反応しないので、よく使われるのです。

         2.5.見落とされがちな  水素イオンの 酸化力と 酸素イオンの 還元力。

水素イオンは 立派な 酸化剤です。

金属が 塩酸にとけて ぷくぷくするのは、水素ガスが 酸化剤として 反応しているからなんです。

そして

酸素イオンは 立派な 還元剤です。酸素イオンといっても、その実態は、水であり、水酸化イオンです。でも これは 仮の姿で、本質は 酸化数ー2の酸素イオンと 思ってください。お金持ちなので 還元剤として はたらいて 酸素になって ぷくぷく 出てきます。

酸素イオンは 電気分解で よく出てきます。

 

 

 

 

 

 

「3.酸化還元滴定」TOP

         3.1.酸化還元滴定は  色の指示薬によって 2種類。酸化剤、あるいは 還元剤の 濃度を 定量する。

中和滴定と同様に、酸化剤、あるいは還元剤の 未知の濃度を 定量する。

酸化還元反応が 過不足なく 行われたかどうかは 色によって わかります。

これは 中和反応と 同じです。

酸化還元反応式も、中和反応と まったく同様に、棒グラフを 描いて、Hのmol数と OHのmol数のかわりに

(酸化剤の出した電子イオンのmol数)=(還元剤の出した電子イオンのmol数)

の ZCV式で 定式します。

       

色が 変わることで 反応が 終了したとわかるのは 2種類方法があります。

ひとつは、

酸化剤である過酸化マンガンカリウムが 反応し終わると、無色な マンガンイオンになることを 利用する。

この方法は 濃度未知の還元剤にもに 適用可能です。BUT、 強い物質の場合だけ可能です。有機物質のように、こわれやすい還元剤で この方法を使うと、有機物質自体が 壊れてしまうので この方法は使えないんです。

もう一種類は、

ヨウ素が 反応しおわることにより、指示薬のでんぷんと 反応して、イオン化する場合は、青紫から 無色へ。そして、ヨウ素分子化する場合は、無色から 青紫へ。

この方法は、ヨージメトリーと 名前がつくくらい有名です。ヨウ素と チオ亜硫酸を つかった 中和反応の 逆的滴定と にたような技術です。これは 還元剤にも 酸化剤にも 対応できます。

くわしくは 後日。

 

3.5.電池と電気分解

「1.金属のイオン化傾向」TOP

         1.1. イオン化傾向の覚え方。

かそうかな まがある あてにするな ひどすぎる

では 少ないので、拡大します。

カバーするかな マガアルマン  あて    っ  こに すんな ひどすぎる

K Ba Sr  Ca Na  Mg Al     Mn  Zn Fe Fe  Co Ni Sn Pb H Cu Hg  Hg2

                                               ↑ ↑                            ↑   ↑

                                                Ⅱ Ⅲ                            Ⅱ    Ⅱ

H が 示しているのは 水素イオンという 酸化剤に 勝てるのは、右側の金持ち金属だけですよ ってことを 示している。

左側の貧乏金属は 水素イオンに負けて、お金を取られてしまいます。

         1.2.イオン化傾向と 反応性。

水素イオン、つまり、酸との 反応性は 示しました。

A. 中性の水との 反応性。中性の水なのに、暖めたりすると、水素イオンが 活性化して、酸化剤として 働く。

「Mg カップは 熱水を 入れて反応する。」と 覚える。

その左は 冷水でも 反応し、右は 高温水蒸気と なら 反応する。

B.酸素との反応。酸化剤としての 酸素ガス。

アルカリ金属は すぐに 酸化。

アルカリ土類は じょじょに 酸化。

銅以下の 金持ちは ほとんど 参加されない。

C.強い 酸化剤との反応。

Pt と Au 以外は 全部 酸化剤と反応する。

But! 反応しないっぽい 貧乏金属がいます。

「徹子にある 苦労」金属です。こいつらは 熱濃硫酸には 溶けません。(ただし、水素イオンとは 反応します。あくまで 硫酸イオンとの反応にのみ 特化しているんです)

    Fe Co  Ni Al

こいつらは 酸化皮膜をつくって、表面をカバーするので、不動体になって、溶けません。

また、特殊なんが 鉛。

鉛は 「硫酸鉛」「塩化鉛」が 表面を カバーする 特殊な金属で、硫酸、塩酸由来の 水素イオンや 熱濃硫酸と 反応しません。

ちなみに、

Pt と Au を 上の覚え方に入れていないのは、入れる必要がないからだ。反応しないから。

でも、唯一反応するのが、王水。「一升  3円」と 覚える。

硝酸を 1  塩酸を 3 の割合で まぜたのが 王水。超 危険物質。わたしも 遠くから 見たことがあります。「おおお 王様やああ」

D. アルカリとの反応。アルカリの中の 水が 酸化剤として 働くケース。水は あるときは 水素イオンとしての酸化剤、また あるときは 酸素イオンとしての 還元剤として 働く。この二重性に 気づいてください。

両性元素のみ 反応。アルカリという悪条件で、水が 酸化剤として 働くのは 両性元素のように 特殊な場合に限る。(酸性であるほど、酸化剤は 強くなるんでしたね。)

 

 

「2.電池の原理」TOP

         2.1.電池の式。

負極電極が 還元剤。正極電極が 酸化剤になって、酸化還元反応をし、回路に 電子を 流し、溶液で イオンを 流す。電子と イオンの バトンリレーが 電池という回路。

電池で 使われる式は 2つ

A。電流と 時間と    電子のmol数の関係式。

直列なら、同じ量の電子が 流れ、

並列なら、合計量の電子が 流れる。

川の流れのように。

B. 電極、溶液の増減を 理論値 反応量 で 定式する。

この 「りは」式に ともなって、溶液の質量パーセント濃度だったり、水素イオンのmol濃度を 定量したりする。まあ おまけ みたいなもの。

         2.2.ボルタ     欠陥だらけ電池。

亜鉛と 銅。硫酸。

欠陥を どうやって 克服するかが なぜか 問われやすい。

         2.3.ダニエル

亜鉛と 銅。硫酸亜鉛と 硫酸銅。

         2.4.濃淡電池

イオンの 泳ぐ速度定式する。

「3.いろいろな電池」TOP

         3.1.鉛蓄電池。

鉛と 酸化鉛。硫酸。

         3.2.ニッカド電池。

カドミウムと オキシ水酸化ニッケル。水酸化カリウム。

         3.3.燃料電池。

水素 と 酸素。 アポロ型と アルカリ型がある。

 

「4.電気分解」TOP

         4.1.無理やり電子を 流して、溶液中のイオンにも 強制的に、酸化還元させる。

(3の 電池は 自発的に、電極が 行っていた酸化還元を 今度は 溶液にも やらせる)

         4.2.96500Cは 電子1molが もっている電気量。

         4.3.NaCl から 塩素と 水酸化ナトリウムを 作って 儲ける。

がっぼりやで!海水から お金が 出てくる。

         4.4. アルミニウムを 融解塩電解で 儲ける。

Neisseria meningitidis
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