ペンこママの化学ノート

ペンこママのこだわり解説ノート

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※まず本編からご覧になりたい方は、HOMEの第1編序章からドウゾ。

はじめに
  ペンこママです. 毎年見て下さる方が一定数いらっしゃるようで、ありがたいです。 アクセス解析ツールを使って、訪問者数は、知る事ができます。 プライベートな事はわからないので、ご安心くださいね。 ここでは、化学ノート内での、漫画やギャグ、その他、説明しきれなかったものを、ひとつひとつ、解説していきたいと思います。


最新の解説文 NEW! 
第5編 P33 反応速度と温度(2026.2.3更新) 
いくつもの物質が関係して反応する場合は、濃度をそれぞれ掛け合わせたものと、反応速度は比例します。
温度も、高くなれば反応速度は速くなりますが、分子の運動が活発になるから、という理由もありますが、活性化エネルギーという山を乗り越えやすくなるから、という理由の方が大きいです。反応速度定数kが変化します。
反応するためには、活性化状態、という状態にしなければならないので、ただぶつかるだけではだめなのです。それにはエネルギーが必要なのです。
 

第1編 序章(p7-P11)

第1編 すぐに使える基礎知識 (※各カードをクリックすると、詳しい本文が開きます。)

第1章 金属 P7–11 はじめに
P7 1族の覚えかた

このおぼえかたは、どっかに載ってたのをパクりましたすみません。「指にルビーの指環(リング)をさがすのさ」は、伝説の大ヒット曲「ルビーの指環」のパロディです。…(2025.7.3 更新)

P8 2族のおぼえかた

「壊れかけのRadio」も、悩める少年の心を歌った名曲です。…

P9 14族のおぼえかた

「SPY×FAMILY」のパロディです!秘密警察のユーリは超シスコンで、美人のお姉さんが結婚して、他の男にとられたのがショックなのです。その男がスパイとも知らず・・・ アニメに出てくる街がドイツっぽい。東西分断の時代を意識してるんでしょうな。 ペン吉はペンペンが結婚するとき、フフンというかんじでしたね。しかも、家族の顔合わせのとき、「こんな腐女子でいいんですか~。」と言いやがりました。私は思わず、「だっ、大丈夫です、私も腐女子ですから!」と言ってしまいました。あのヤロ~。おぼえてろ~。 ところで、周期表の第2周期と第3周期は、2族からいきなり13族に飛びますね。それは、第4周期から遷移元素が割り込んでくるからなんですが、(第2編参照)ちょうど10飛ぶから、わかりやすいですね。つまり、1ケタ目だけをみれば、最外殻にある電子の数と、同じなのです。

P10 17族のおぼえかた

「うる星やつら」の有名な初回シーンですネ!鬼そっくりの宇宙人が棲むラムちゃんの星では、ブラを奪った人と結婚するという掟があるのです。それを知らずに鬼ごっこをした諸星あたるが、ラムちゃんのブラをとってしまい、それからラムちゃんにゾッコン惚れられて、猛烈アタックされるのです。 グラマーだけど中身はかわいい、乙女みたいな、こんな娘にせまられたら、絶対うれしいのに、アホなあたるは冷たくあしらいます。男の願望ですかね。 作者が女性と知ったときは、びっくりしました。ブラとりシーンは、PTAから苦情が来たそうです。時代ですねー。 リニューアルもされましたね。

P11 18族のおぼえかた

このおぼえかたもパクりました。1族のおぼえかたとカブりますね。 希少なガスだから「希ガス」と教わりましたが、いつのまにか、「貴ガス」と書くようになっていたんですね!「高貴なガス」という意味だそうです。めずらしくもなくなってきたからだそうです。 でも今、世界的なヘリウム不足なんです。MRIという医療機器はヘリウムを使うので、ヘリウムフリーの技術が急がれます。ヘリウムの風船って、減ってるでしょ? それから、今はLEDライトに取ってかわられていますが、ネオンライトは、Neが高電圧で励起状態(高エネルギー状態)になり、もどるときに発光するというしくみです。化学反応しにくいので、長持ちします。化学反応とは違います。でも、LEDは経済的で華やかだけど、都会のネオンって、哀愁漂う響きですな。

第5編 計算問題

第5編 計算問題

※カードをクリックすると本文が開きます。

第5編 P4 沸点上昇度と凝固点降下 (2025.11.27更新)

沸点上昇は、なぜ質量モル濃度に比例するのでしょうか。沸点とはそもそも、溶媒が沸騰する温度です。

1分子の単位で考えてみて下さい!溶質1分子が溶けていると、溶媒が蒸発するには、それを押しのけなければならないので、じゃまです。それは、溶質が1分子増えるごとに影響力が増します。これは、溶媒の体積とは関係ありません。分子の数の問題なので、モルと質量は関係あります。電解質なら、電離した分だけモル濃度は変わってきます。

凝固点降下も同じように、溶質が溶媒のじゃまをするので、溶媒がそれを押しのけて凝固するためには、温度をもっと下げなければなりません。

ただし!沸点上昇のときと凝固点降下のときの比例定数は、それぞれ違うし、溶媒の種類によっても違います!

厳密にいえば、溶質の分子間力の違いも関係あるのですが、高校レベルでは理想溶液で考えるので、溶質の種類は関係ありません。

体積と関係ない温度の式って、これくらいしかありませんヨ!

また1モル=質量÷分子量なので、分子量を求める事もできます。

第5編 P5 凝固点の出し方 (2025.11.29更新)

液体が凝固点に達しても、そーっと刺激を与えなければ、すぐに凝固はしません。きっかけが必要です。何もしなければ、いつでもかたまるぞー、という状態だけど、みんな様子をさぐりあいながら、ばらばらにいるだけです。なにかのきっかけで、どこかで誰かが整列を始めると!そこから影響し合い、ドミノ倒しのように整列が始まります。これが過冷却です。

溶質が溶けている場合は、どんどん温度が変わってしまいます。溶媒から固まるので濃度が高くなり、凝固点降下が進んでしまうのです。

そこで、直線を伸ばして交点となったところを溶液の凝固点とします。過冷却がまったく起こらなかった場合は、ここから凝固が始まるからです。

凝固点降下が進みながらも、凝固は、し始めるのです。

第5編 P6 中和滴定 (2025.12.01更新)

酸の溶液にアルカリの溶液を少しずつ加え、HとOHがちょうどつり合ったところでpHが急激に変わります。つまり、価数×濃度×体積がつり合ったところです。そこで、酸の量や濃度がわかります。逆でもできますが、酸が飛び散らないように、酸にアルカリを加える方が多いです。

なぜ中和付近でpHが急激に変わるのか?それは、pH=-log[H]なので、logの性質上、H濃度が低い領域では急激に変わるからです。中和点を過ぎると、OHが多くなるので、相対的にH濃度はゆっくり減るので、再び緩やかになります。

でも、弱酸+強塩基の中和点は、pH7ではありません。例えばCH3COOHとNaOHでは、残ったCH3COOがCH3COOHにもどり、OHができます。そこで、高いpHに傾きます。ここでも、弱肉強食ですね!

強酸+弱塩基では、低いpHに傾きます。どちらにしても、急激にpHが変わる付近では、HとOHが、ほぼつり合っています。そこを探すのが中和滴定です。

高pHでの中和点ではフェノールフタレイン、低pHでの中和点ではメチルオレンジが使えます。低pHは、すっぱいからオレンジ!と、おぼえよう。フェノールフタレインはアルカリ側が赤で中和すると無色、メチルオレンジは酸側が赤→オレンジで、中和してからは黄色です。外側が濃い色、と、おぼえよう!

第5編 P7 中和滴定例題 (2025.12.03更新)

中和滴定はいろいろな反応のミックスだったとしても、酸が出すHと塩基が受けとるHの数が、とにかくつり合えばよいのです!

例題では、まず最初にH2SO4がもっていたHを出します(価数を忘れずに!)。NH3は水と反応して NH3+H2O → NH4+OH なので、1価の塩基です。

NH3と反応させた分だけHは減ります。残ったHと中和したのがNaOH。NH3とNaOHが受けとったHの合計が、最初のH2SO4のHと合えばよいのです。

第5編 P8 逆滴定 (2025.12.05更新)

酸にたーくさんの塩基を入れて反応させ、余った塩基を滴定すれば、元の酸の量がわかります。気体を滴定したいときなどに便利です。

二酸化炭素は水に溶けると CO2+H2O → H2CO3(炭酸)なので、2価の酸と考えます。炭酸は不安定ですが、水酸化バリウムと混ぜるとすぐ反応するので問題なし。HとOHで水ができ、炭酸バリウムが沈殿します(→第1編P32)。

気体は標準状態で1モル22.4L。ににんがし!とおぼえよう。

第5編 P9 酸化還元滴定 (2025.12.07更新)

過マンガン酸カリウム KMnO4 は酸化剤(→第1編P57)。酸化が終わると赤紫色が無色に変わるので、滴定に使えます。これは中和ではないので、中和滴定ではなく酸化還元滴定です。

酸化還元反応だから、電子のやりとりが合えば良い。Hの数ではありません。MnO2も酸化剤ですが水に溶けにくく、滴下して定量できないので滴定には不向きです。

第5編 P10 酸化還元滴定例題 (2025.12.10更新)

シュウ酸は還元剤(→第1編P59)。KMnO4と酸化還元反応をします。MnO4は1モルで5個の電子、(COOH)2は1モルで2個の電子を動かすので、電子数のつり合いがポイント。中和滴定とやる事は同じですネ!

KMnO4を硫酸酸性にする理由:酸性でないと強い酸化剤にならず、酸性なら安定してMn2+になります。酸性以外は沈殿(Mn(OH)2やMnO2)ができやすい。熱濃硫酸は酸化剤(→第1編P54)なのでダメ、希硫酸ならOK。

第5編 P11 プレ共通テストでみた変な問題 (2025.12.12更新)

共通テスト化で長文導入の話がありましたね。プレ問題で、反応→滴定→行き過ぎ→逆滴定…みたいなゴッチャゴチャ問題がありました。

どんな過程があろうとも、結局は酸化させる方とさせられる方の、電子のやりとりのトータルがつりあえばいいんです!

第5編 P12 2段階の中和 (2025.12.13更新)

Na2CO3は弱肉強食でアルカリの性質が勝つので塩基(→第1編P52)。Naは電離するので、CO32−が水からHをうばいOHとなるからです。

1段階目:CO32−+H2O → HCO3+OH。このOHがHClのHと中和。OHがなくなると1段階目おわり。

2段階目:HCO3+H2O → H2CO3+OH。また中和。炭酸は強酸(塩酸)が来るとすぐCO2に分解するので大丈夫。

【補足】H2CO3の滴定は2段階だが、すぐHCO3になるので滴定曲線は1段階に見えることが多い。計算は2価の酸でOK。

第5編 P13 デンプンとヨウ素を使った滴定 (2025.12.15更新)

チオ硫酸ナトリウムは、デンプンとヨウ素を使った滴定によく使われます(デンプンと反応しない)。

(チオ)はOをSに置き換えた意味。SO42−のOを1個Sに置き換えてS2O32−。酸化されやすいSを持つので還元剤。2つ合わさってS4O62−となり、電子を2つ放出。

KIは還元剤、H2O2はこの場合酸化剤(→第1編P58,59)。できたI2は酸化剤(→第1編P61)で、デンプンのらせんに取り込まれやすい(→第4編P17)。I2がIになると青紫が消える。

S2O32−2モルにI21モル。だからI2=(S2O32−のモル)÷2。I21モルにH2O21モル。濃度にするなら体積で割るのを忘れずに!

[補足] 実際はI3もできるが(→第2編P12)、平衡で結局I2と同じ働きとして扱うことが多い。

第5編 P14 反応エンタルピー (2025.12.17更新)

新課程でエンタルピーが導入され、ペンこママもとまどいました!エンタルピーとは、その状態での物質が持つエネルギーのポテンシャル(内部エネルギー+仕事)と考えてOK。

圧力一定で体積が変わるなすがままにしたときのエンタルピー変化が反応熱=反応エンタルピー。複数の物質がからむなら、すべて合計します。

第5編 P15 反応エンタルピーの計算 (2025.12.19更新)

反応エンタルピーの計算は2とおり。

その1:熱化学方程式を連立方程式のように解く。目的の反応式を、与えられた式の足し引き・何倍で作り、ΔHも同様に計算。

その2:[生成物の生成エンタルピーの和]-[反応物の生成エンタルピーの和]。よく使う。係数注意。単体の生成エンタルピー=0も忘れずに。

第5編 P16 反応エンタルピーの出し方その2 (2025.12.23更新)

図に表すとわかりやすい。発熱ΔH<0ならポテンシャルは下へ。図の場合、生成物も反応物も下に落ちていて発熱。

生成物を作る方がたくさんエネルギー放出なら、反応物→生成物でその差だけ放出。だから反応エンタルピーも発熱。

ヘスの法則:どんな道でも出発点と終着点が同じなら、出し入れエネルギーは同じ。

反応エンタルピー=[生成物の生成エンタルピーの和]-[反応物の生成エンタルピーの和]。

第5編 P17 反応エンタルピーの出し方つづき (2025.12.24更新)

ポテンシャルが上に行くなら吸熱(ΔH+)、下なら発熱(ΔH-)。このページの例ではエチレン生成は吸熱でΔH+。

生成物と反応物の生成エンタルピーの和を差し引けば反応エンタルピー。やる事は同じ。赤の経路と青の経路は同じ。

第5編 P20 銀河鉄道999 (2026.1.2更新)

アニメ「銀河鉄道999」はオープニングも欠かさず見てました!いろいろな星に立ち寄って、世界中を旅しているような。

謎の美女メーテルは神秘的。どの星に立ち寄ろうと行き先は同じ、アンドロメダ!ヘスの法則、ヘー、スーですか。

第5編 P21 結合エンタルピー (2026.1.4更新)

結合エンタルピーは共有結合を切断するのに必要なエネルギー。分子を切るには必ずエネルギーが必要でΔHは+(吸熱)。

原子→分子は安定に落ちるので発熱(ΔH-)。複数結合なら和になる。

第5編 P22 結合エンタルピーを使った反応エンタルピー (2026.1.6更新)

この計算も生成エンタルピーの時と同じようにできます。

出し方その1:連立方程式のように解く。H2、Cl2、HClの結合エンタルピーと反応式が与えられる場合、2HClができるときの反応エンタルピーが出る。2HClなのでHCl生成エンタルピーは2倍。

第5編 P25 例題 (2026.1.12更新)

H2O2は H-O-O-H。だからO-Oを1個、O-Hを2個切ったものが結合エンタルピーの和。O-Hは2倍を忘れずに。

O-Hの結合エンタルピーを出したいので2xとして、式に当てはめる。結合エンタルピーは同じO-Hでも分子が違えば値が違う。

第5編 P26 黒鉛Cを含んだ反応の結合エンタルピー (2026.1.14更新)

原子状態をポテンシャル高い位置においてグラフを書くとわかりやすい。ヘスの法則は成り立つ。

黒鉛Cは単体でも自由原子にするにはエネルギーが必要。共有結合+ファンデルワールス力をひっくるめて、結合エンタルピーの和=昇華エンタルピーとする(高校化学的にほぼ結合エンタルピー扱い)。

第5編 P27 (2026.1.16更新)

反応物は黒鉛とH2。黒鉛のエンタルピーは昇華エンタルピー。生成物アセチレンはC≡Cが1つ、C-Hが2つ。C-Hは2倍。

合計を反応物の結合エンタルピーの和から引くと反応エンタルピー=アセチレンの生成エンタルピー。三重結合をxとして計算。

第5編 P28 いろいろな反応エンタルピー (2026.1.18更新)

状態変化でもエンタルピーは発生。融解・蒸発・昇華は自由に動ける方向なので吸熱(ΔH+)。

エネルギーをもらえば元気がでる。ペンこママもケーキでやる気!

第5編 P29 燃焼エンタルピー (2026.1.20更新)

燃焼はエネルギーを出すので発熱(ΔH-)。

ドラゴンボールの話:世界的大人気。アラレちゃんからリアルで読んでた話など。

第5編 P30 生成・溶解・中和エンタルピー (2026.1.22更新)

生成・溶解は発熱も吸熱もあり、ΔHは-にも+にもなる。

中和は安定になるので必ず発熱(ΔH-)。ただし水1molができるときの熱量。

第5編 P31 氷がつながるエネルギー (2026.1.24更新)

昇華=融解+蒸発。蒸発は融解なし。

水はほとんど水素結合でつながる。水と氷の違いは水素結合の割合。メタンはファンデルワールスのみ。アルコールは両方。

つながりを断ち切るためのエネルギーが(各)エンタルピー。

第5編 P32 氷がつながるエネルギー (2026.1.26更新)

氷は水素結合が四面体でつながる。すきまができ、固体の方が体積が大きい。

氷→気体は融解+蒸発=昇華。ファンデルワールス力を無視すると、昇華エンタルピーは水素結合エネルギー総和。

第5編 P33 水・メタノール つながるエネルギー (2026.1.30更新)

水は非共有電子対2つでHを引き寄せ、1分子につき2つ水素結合。4ヶ所でつながる。水は氷より水素結合数が減る。

メタノールは引き寄せ2ヶ所+Hは1つで、他メタノールとつながり3ヶ所。ファンデルワールス力も無視できず、断ち切りには2種類のエネルギーが必要。

昇華エンタルピー=水素結合+ファンデルワールス力。

第5編 P34 (2026.2.1更新)

溶解でΔH=+なら吸熱。比熱cは1gを1度上げる熱量。溶液質量はVd+mだから、1度変える熱量はc(Vd+m)。

吸収熱量は1モルあたり26kJなので、m/Mモルでは26kJ×m/M。温度変化はこれをc(Vd+m)で割る。

吸熱だから周りの熱を吸い取り温度は下がる。

第5編 P35 (2026.1.23更新)

反応速度は濃度が濃いほど速い(衝突確率↑)。Aが2つならBとぶつかる確率2倍、Bも2つならさらに増える。速度は濃度の掛け合わせに比例。

同じもの同士なら相乗効果で濃度の2乗。

第1編第1章 金属 (P13-22 )不動態、金属の反応性

第1編第1章 金属(不動態・反応性) (※各カードをリックすると、詳しい本文が開きます。)

第2章 金属 P13–22 不動態・金属の反応性
P13 金属の反応性

(ここにP13本文を貼る)

P14 不動態のおぼえ方(2025.7.13 更新)

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P15 金属の反応性(2025.7.17 更新)

(ここにP15本文を貼る)

P16 金属の水との反応(2025.7.19 更新)

(ここにP16本文を貼る)

P17 金属の水との反応(2025.7.22 更新)

(ここにP17本文を貼る)

P18 金属の酸との反応(2025.7.24 更新)

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P19 金属の酸との反応 つづき(2025.7.26 更新)

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P21 酸との反応で気をつけること(2025.7.28 更新)

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第1章 金属 (P23–P44) 沈殿・塩・イオン化傾向まわりのまとめ

第1章 金属 (P23–P44) 沈殿・塩・イオン化傾向まわりのまとめ

P23 Cl−との沈殿(2025.7.30 更新)

これは有名な覚え方ですが、現ナマって、今どきねー。銀行強盗でも使わない言葉。でも、悪いヤツは、たいてい現金で取りひきするんですよ。カードだと、足がついてしまうから。さらに用心深いヤツは、「ばらばらの番号でそろえろ!」とか言います。続き番号だと、お札の番号から、使ったとたんにバレるからです。参考になりますね!って、ちがうだろ。

AgClとPbCl2、どっちが熱水に溶けるかとか、ヒッカケで出そうです。AgClは、写真フィルムで使うんです。(今どきは、スマホの方が画質いいですケドネ…)光をあてた所だけがAgにもどるので、AgClは、定着液(チオ硫酸ナトリウム)で洗い流します!だから、熱水には溶けません。残った絵は、白黒逆転になるので、もう1度印画紙に焼き直すと、白黒写真になります。カラーも、この応用です。

P24 S2−との沈殿(2025.8.1更新)

硫化物イオン(S2−)との沈殿は。、イオン化傾向と関係あります。正確に言えば、関係あるように見えます。沈殿は、溶解度積が小さければ起きるのですが、硫化物は、金属のイオン化傾向が小さくなるほど溶けにくく、沈殿します。

イオン化傾向が大きいものはイオンのままでいつづけるので、沈殿しません。中間のものは、「酸性だと」沈殿しないので、注意しよう! なぜかというと、H2Sは弱酸だからただでさえS2−が少ないのに、酸性だと[H+]が増えて平衡移動が起こり(第5編参照)、ますますS2−が少なくなるのです。イオン化傾向が小さいものは、それでも沈殿します。でも、金とプラチナは、そもそもイオンになりにくいので! 除外して良いでしょう。

マンガンは、酸性だと沈殿しない金属イオンとしてよく出るので、イオン化傾向の表にはありませんが、加えました。

さて、覚え方ですが! こんな父子の会話を想像しましょう!「ねえ父さん、僕もうそろそろ○○○してもいいよね? 父さんだって、若い頃はギンギンだったって言ってたじゃないか! 母さんを説得してくれよ。」「うーん、言おうか迷ったけど、オレがギンギンだったっていうのはウソだ。見栄張ったスマン。今は大切な時期だ。オレをあてにしても賛成しない。がまんだ。大人になったら、なんでもやりなさい。すんなりと。どうでも。ギンギンに。」

P26 OH−との沈殿(2025.8.3更新)

OH−との沈殿、S2−と似たような構図ですが、アルカリ金属とアルカリ土類金属は、アルカリを作るから名前にアルカリがつくのです。つまり、OH−と電離します。Mgイオンは弱アルカリになるので、少し沈殿します。ここからイオン化傾向の小さいものは沈殿します。ただし、金とプラチナ以外です。

それから、OH−の場合はいろいろ気をつけるべき点があります。ひとつは、アンモニアでも沈殿するという事です。これはうっかり忘れがちです。

それから、過剰に入れると、また溶けてしまうものがあるという事です。

もうひとつ気をつける点は、銀と水銀は、水酸化物では安定しないので、酸化物になる、という事です。

覚え方ですが! この人は、女に「まーいいじゃないか…」とせまって、オーエッチ!と言われているのに、男ともギンギンなのです。両刀使いですな。

P27 OH−との沈殿つづき(2025.8.5更新)

前ページからのボーイズラブつながりで、ボーイズラブの走りといわれる「トーマの心臓」ネタを描きました。

このようなかわいらしい脅迫があるでしょうか!? 優等生のユーリは、誰にも言えない傷あとがあり、それを見られてしまったのです。

同じくボーイズラブの走りと並び称される「風と木の詩」が、モロにそういうシーンで刺激が強いのに対し、「トーマの心臓」は、キスシーンと「天使の羽根をもがれた」という暗示のみが登場し、まるで文学作品のようで、私は「トーマの心臓」派でした。ドイツの男子校ギムナジウムに憧れました!

…化学から大幅に脱線しました、スンマセン。

まず、Fe3+は、そこらのさびといっしょで、茶色い!と覚えて下さい。 Cu2+やFe2+は、美しい青系統の色をしています。なぜか? d軌道がナンダカンダ難しいので、大学で習ってくださーい。Ag+は、本来は無色ですが、ナノ粒子の沈殿となると色がつきます。AgClは白ですが、褐色が多いです。

P28 アルカリを過剰に加えると沈殿が溶けるもの(2025.8.7更新)

「ああすんなりと」は、両性金属を覚えるのに有名な覚え方です。これらは、すべて水素よりイオン化傾向が大きいから酸に溶けるし、アルカリを過剰に加えると溶けるので、酸にもアルカリにも溶けるわけですから、同じことです。

でも、何の覚え方だっけ? とまたなりそうなので、スイカ割りがすんなり割れた事にしました。スイカ割りはあんまりすんなり割れても、つまんないですけどね!

P30 アンモニアを過剰に加えると沈殿が溶けるもの(2025.8.9更新)

どっかの歌舞伎役者が、銀座で芸者と浮気してましたっけねー。銀座でデートといえば、セレブのイメージ。ああ、銀座でとろけるようなデート、思い出すなあ…ウソです。ペンこママの妄想でした。

錯体がどんな形をしているか、たま〜に出ます。これについては、また軌道の形がどうのこうの〜難しいので! 亜鉛はとにかく立体的! 銀と銅は仲間だから平面的!と覚えて下さい。

P31 SO42−との沈殿(2025.8.11更新)

竜さんは、硫酸のキャラクターとしてたびたび登場します。

1度でも胃のレントゲンをとったことがある人は、「あー、あの白いドロドロの液体、飲まされるのね!」と、色まで思い出すでしょう。バリウムは、X線を通さないのを利用します。昔は、「バリウム飲んできたわー」=「胃の検査してきたわー」でしたが、今は胃カメラが主流ですな! もちろんバリウムとは硫酸バリウムの事です。

覚え方ですが! 頭文字だけじゃ混同するなーという人は、こう覚えましょう。

バリウム→[バリバリなバカ] カルシウム→[オツムがかるいバカ] なまり→[なまらバカ(なまら=北海道弁で「とても」。大泉洋が「なまら怖かったよー!」と言ってました。)]

ひどーい! ボーッ(竜さんが火を吹く音)

P32 CO32−との沈殿(2025.8.13更新)

炭酸は多くのものと沈殿をつくるので、硫酸と同じBa、Ca、Pbのイオンでも沈殿をつくるのですが、どっちが塩酸で溶けるか?という問題がわりと出ます。

化学の世界は弱肉強食なのです。

2つのものを混ぜ、どっちかが溶けるか、変わらないか、析出するかという問題は定番ですネ。弱酸の塩に強酸を加えたら、弱酸が負けて出てきます。強酸の方が電離しやすいからですネ!酸の強さの順序は、P50参照です。

水素よりイオン化傾向の大きい金属は、酸を加えるとイオンとなって溶けます。H2が出てきます。

あと、イオン化傾向の大きい金属に小さい金属イオンを加えると、大きい方が代わりにイオンとなって溶けます。小さい金属は析出します。

P33 CrO42−との沈殿(2025.8.15更新)

クロム酸イオンも、特定のイオンと沈殿を作ります。

バリウムとなまりは黄色、銀は褐色です。

バナナを蒸すレシピ、実際にありますよ。皮は黒くなります。バナナを加熱すると、甘くなるんですよ。ホットケーキミックスとバナナで、簡単にバナナケーキが作れます。作ってみてー。

このたたき売りのおじさん、キャラがいいのでたびたび登場します。ペンこママのお友達かも。

バナナのたたき売りって!? 私も見たことないですけどね。昔はバナナは、贅沢品だったんですねー。輸入した港ですぐに売らないと、腐ってしまったのが、始まりだそうです。

P34 意外な沈殿(2025.8.17更新)

ナトリウムはとにかくイオン化傾向が大きいので! ナトリウムイオンは沈殿などちょっとやそっとでは作りませんが、とても濃度が高い場合、NaHCO3は沈殿します。

これを利用してNa2CO3を作るのが、アンモニアソーダ法(ソルベー法)です。

ガラスを作るとき使ったりします。使い方や製法は、第2編参照。

P36 Fe3+とFe2+(2025.8.19更新)

Fe3+とFe2+の対比は、よく出ます! チオシアン酸カリウム(KSCN)と反応して血赤色溶液ができるのはどっち? Fe3+です!

Fe3+はSCNと錯体を作るのですが、Fe3+は、もともと水と錯体を作っているのです。Fe3+は茶色でしたね! だから、同系列の色になるのです。赤くて目立つから、Fe3+の検出に使います。

H2Sがあるときは、Fe3+はFe2+になります。P59で出てきますが、H2Sは還元剤なので、相手の+を減らすのです。

P37 ヘキサシアニド鉄酸カリウム+鉄イオン(2025.8.21更新)

シアン錯体を作っている鉄がFe2+の場合はFe3+イオンを加え、鉄がFe3+の場合はFe2+イオンを加えると、きれいな青い沈殿を作ります!

なぜ違う価どうしなら沈殿するかというと? ひと言で言うと、Fe3+とFe2+の間で電子をやりとりするからです。深く聞かないでくださーい。

イオンがFe2+の場合は、2価鉄の錯体でもちょっとだけ青くなります。

Fe2+の1部がFe3+になるからです。Fe3+の方が、そこらのさびでも見られるように、安定なのです。

P38 赤さびと黒さび(2025.8.23更新)

そこらにあるさびは、Fe3+の酸化物なので、Fe2O3です。計算してみればわかりますね! 茶〜赤っぽいので赤さびといわれます。

高温でさびた場合は黒さびとなって、Fe3O4、つまりFeとOが1コずつ増えます。でも、計算してみると、Fe2+ではない……。Fe2+とFe3+のミックスなのです。

南部鉄器は岩手の名産で、わざと黒くさびさせ、赤さびができないようにしたものです。

P39 溶解度積(2025.8.25更新)

基本、沈殿する、というのは、溶解度積を超える濃度に達した!ということです。

だから、沈殿するイオンがあるから沈殿するというわけではありません。

溶解度積が出てきたら、ヒッカケようとしているかもしれません! あやしいやつがいたら、あやしいのです。慣れてくると、ここでヒッカケようとしているな!というのが、ニオイでわかるようになります。刑事のカンです。(刑事ドラマの見すぎ)

P41 金属イオンの分離(2025.8.27更新)

1番気をつけるところはやはり、S2−が酸性では沈殿しないものがある、という点ですね。S2−が出てきたら、今何性なんだろう?と、気をつけてください。

それから、水酸化物ができるものは、アルカリだけでなくアンモニアでもできるという点です。うっかり忘れがちです。

P42 両性金属(2025.8.29更新)

酸にもアルカリにも溶ける金属が両性金属です。

水素よりイオン化傾向が大きいので、酸に溶けるのは当然ですが、アルカリは、両性金属の表面にできた酸化膜を破壊し、酸化がさらに進み、それらは錯体を作って溶けるのです。

P43 両性・塩基性・酸性・酸化物(2025.8.31更新)

両性金属の酸化物は、酸ともアルカリとも反応します。両性酸化物といいます。

酸とだけ反応するのが塩基性酸化物です。塩をつくります。塩は、水中では電離していますが、蒸発させるとイオンが重なった固体になります。NaClがいい例ですネ! また、水と反応してアルカリ(塩基)を生じます。

主にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物です。他にも、弱いアルカリ性を示すものもあります。

塩基とだけ反応するのが酸性酸化物です。塩をつくります。また、水と反応して酸を生じます。炭酸だの、硫酸だのは代表的なものですね!

水に溶けにくいCO、NOは酸性酸化物とはいわないので、ヒッカケで出ます。

P44 炎色反応(2025.9.2更新)

震災のずっと前からある覚え方ですが、私は、どうもしっくりこなくて、覚えにくかったのです。リアカーが足りない? K市ってどこ? でも、震災が起こって、ボランティアの方がリアカーで必死に泥を運ぶ映像を目にし、…なんだか、結びついてしまったのです。決して、気仙沼市さんをちゃかしたいわけではありません! それを暗記に使おうなんて、不謹慎だと思いますが!どうしても連想してしまうのです。

ご存じのように、被害にあったのは気仙沼市だけでなく、東北があんなことに。ペンこママも宮城にいました。

周期性の大地震が、近々必ず来るとは聞いていたし、前回の被害はそれほどでもなかったと聞いていたので、揺れの直後は、「やった、無事のりこえた!」という気持ちでした。しかしその夜、非常用ラジオから流れてくるニュースに、凍りつきました。これは現実なのか?そしてライフラインが全部とぎれて、いつ復旧するかもわからない恐怖。

これを教訓に、何があっても大丈夫な日本にしていこー!がんばろー!銅を塩化銅にするのは、揮発性を良くするためです。揮発しないと、燃えませんものね。

一応、違う覚え方も考えてみたのですが・・・イマイチ?

昔は、省エネその他の理由で、トンネルではナトリウムランプが使われていました。(ネオンランプと似たしくみです)今は、もっと省エネのLEDが出現し、とってかわりましたが・・・

ナトリウムランプは黄色の単色光なので、黄色以外は灰色っぽく見えます。よく、推理モノで使われていました。「トンネルの中で、緑色のものを見ました。」「あなたはウソをついている!」松潤が「99.9」で言っていたので、そんなに昔じゃないですよー。

第1編 第1章 金属(P45〜P56)

第1編 第1章 金属(P45〜P56)

P45 イオンの価数(2025.9.4更新)

物質が電離をしたら、分かれた分だけモルが増えるのです! Na+とAl3+は、価数の違いを表すのにうってつけ。これが出てきたら価数が関係あるな、と考えましょう。

同じモルでも、負コロイドに対してはNaClよりもAlCl3の方が影響力が強い…Na+よりAl3+の方が、+の力が強いからです!

アレ、Clが3倍になるんじゃない?と思った人は、するどい。ナントカの法則により、凝析力に影響するのは、価数の方なのです。そこはつっこまない。(凝析についてはP103参照)

P46 合金とメッキ(2025.9.6更新)

青銅は、すずと銅の合金です。青銅器って歴史にありましたね。昔から使われた金属なのです。たまたま混ざって溶かして合金にしたら、銅より強いぞ!となったんでしょう。

ブリキは、すずのメッキ。ヨーロッパの貴族のぼっちゃんのおもちゃと言えば、ブリキの兵隊、または、すずの兵隊とも言われました。バレエのくるみわり人形にもでてきます!

トタンは、亜鉛のメッキ。トタン屋根に使われますね。亜鉛は、「あてにすんな」で覚えたように、鉄よりイオン化傾向が大きいので、傷ついたら溶け出し、鉄を守ります。屋根は風雨にさらされるから、使われるんですね。ただし、軽い傷ならですよ。メッキも追いつかないほどざっくり傷ついたら、弱いです。

P47 アマルガムと金属の析出(2025.9.8更新)

水銀は、金の事をなんとなく仲間だー!と思ってしまうんです。似てるんですね。しかも、常温で液体な金属は水銀だけなので!とても便利で、混ぜるだけで金を溶かします。水銀の合金をアマルガムといいます。蒸発させたら金が残るので、金の精錬ができます。

でも、水銀は有害です!体に蓄積するので、水銀を含んだ魚を食べるなとか、問題になりました。水俣病も、アマルガムが原因ではありませんが、水銀が原因です。危険なので、この精錬法はすたれました。

金属の析出は、前にも書いたように、イオン化傾向の小さい方がイオンだったら、負けて析出するのです。化学は弱肉強食なのです。

P48 ガラスの仮面(2025.9.10更新)

化学とは関係ないけど、書かせて下さい!

「ガラスの仮面」は、いまだに完結してない伝説の漫画ですネ!マツコも大ファンだという。

劇団の発声練習といえば、「あめんぼあかいなあいうえお」この漫画で広く知られるようになりました。

演劇の天才マヤに、ライバル姫川あゆみが目を白くして、「マヤ・・・おそろしい子・・・」というパロディは、様々な場面で使われますが、(「3月のライオン」でもよく出てきました!)実は、姫川あゆみがこう言う場面はないのです。実際に言ったのは月影先生です。しかも、高笑いしながらです。

このパロディは、ファンたちの創作なのです。

P49 酸と塩基の定義(2025.9.12更新)

アレニウスの定義とブレンステッドの定義の違いはよく出ます。アレニウスは文字通り、H+を出すのが酸で、OHを出すのが塩基です。ブレンステッドは、酸はH+を与えるもので、塩基はH+をうけとるものです。NH3もH+をうけとってNH4+になるので塩基ですネ。

他にも、え、これが?塩基?酸?というものがあるから注意です。

人の名前なんて覚えにくいし!どうしたらいいかな~と悩みましたが、

とにかく…とにかくタンジュンなやつは、アレだよ、アレ! 複雑な方はブレブレ…と覚えてください。

P50 酸の強弱関係(2025.9.14更新)

前にも書きましたが、化学の世界は弱肉強食、弱い酸は、塩をつくっていても負けて出てくるのです。

酸の強弱の有名な覚え方はスカタンフェノールですが、塩酸と硝酸は強酸でも、揮発性なので濃硫酸には負けて気体となって出てきます。(ただし濃硫酸の場合です。濃硫酸は揮発性が低いので。)たとえばNaClと濃硫酸を混ぜると、HClが出てきます。NaNO3と濃硫酸ではHNO3が出てきます。

硫酸は二段階に電離するので、とりあえずHが残ってNaHSO4になります。熱したりすると、もう一段階進みます。ここに入ってないので忘れがちですが、H2S、H2SO3、HFも、弱酸ですヨ。

P51 ハロゲン化水素とハロゲン(2025.9.16更新)

前にも書きましたが、大事なので何度でも書きます。

ハロゲン化水素は、大きいほど強酸です。大きいほど電荷が分散されるのでイオンどうしがくっつきにくく、電離しやすいのです。小さいと電荷が集中するので、+と-がくっつきやすいです。

フッ化水素はガラスを溶かすので強いイメージがありますが、弱酸です。

ハロゲンは、逆に小さいほど反応性が大きいです。電子を引き寄せたいので、小さいほど中心の+に近いから良いのです。

ここでも弱肉強食で、反応性の小さいものの塩に、反応性の大きいものを混ぜると、反応性の小さいものが負けて出てきます。

P52 塩の性質(2025.9.18更新)

塩の性質は、水に溶かすと強い方が出ます。これも、弱肉強食といえましょう。水に溶かせば、強い方が電離しやすいからです。弱い方が水と反応します。

例えばNa2CO3の場合、Na+はNa+のままですが、CO32−は水からH+を受け取って、

CO32− + H2O → HCO3 + OHとなります。つまり塩基性です。

NH4Clの場合は、ClはClのままですが、NH4+は水にH+を放出して

NH4+ + H2O → NH3 + H3O+ となります。つまり酸性です。

NaHCO3は、Naが強いアルカリでCO3が弱酸なので塩基性ですが、Hがある分だけ水からH+を受け取る力が弱くなるので、弱塩基性です。

P53 酸化剤と還元剤(2025.9.20更新)

酸化剤は相手を酸化させるので、自分は還元します。つまり、電子を受け取って−の方向にいきます。Oを出すのは文字通りの酸化です。電子とH+を受け取ってH2Oを作ります。

還元剤は相手を還元させるので、自分は酸化します。つまり、電子を放出して+の方向にいきます。電子と共にH+を出すのは典型的な還元です。

P56 酸化剤の例・硫酸と硝酸・オゾンと酸素(2025.9.24更新)

硫酸と硝酸は、自分の酸素を減らして相手に酸素を与えるので文字通りの酸化剤です。硫酸はSO2に、硝酸はNOかNO2になります。これは、銅や銀を溶かすときの反応ですね!(P19参照)つまり、これは酸化反応なのです。あ、この場合、硫酸は熱濃硫酸ですよ。常温での酸化力は弱いです。

「ドカベン」大好きでした!勉強1時間やったらドカベンを50ページ読む、と自分で決め、モチベーションを保ちましたっけ。

ところで、山田太郎はO(重荷)をいくつもかかえていますね。両親を事故で亡くした重荷、幼い妹の面倒をみる重荷、天才キャッチャーとしてチームを甲子園に導く重荷、高校の期待。山田太郎は弱音を吐きませんが、本当は重荷を減らしたかったかもしれません。

里中くんが持っているのは、実はO(お金)だったりして。お金持ち学校という設定なので、お金持ちのおぼっちゃんかもしれません。山田太郎はたぶんスポーツ推薦です。

O3とO2は、酸素しか持ってないので、酸化以外の何をしろってんですかね!というのを、歌舞伎界に生まれた御曹司は歌舞伎役者になるしかない、というので表現しました。「国宝」観ましたよー!タイムリー。横浜流星くんと吉沢亮くんが2人並んでうつくしー!アレ、ボーイズラブの話でしたよね?ちがったっけ?

第1編 第1章 酸化還元(P57〜P66)

※各カードをクリックすると、詳しい本文が開きます。

P57 酸化剤の例・過マンガン酸カリウムと二クロム酸カリウム(2025.9.26更新)

マンガンとクロムは、実に多彩な酸化数を持つ金属で、これ以外にも酸化数を持ちますが、代表的なものはイラストに描いたとおりです。

過マンガン酸カリウムと二クロム酸カリウムは、よく出てくる代表的な酸化剤です。

「帝一の國」という漫画の中でも秀才そうなキャラを選んで描きました。新感覚のおもしろい漫画です!政財界の子息たちが集まる学校で、生徒会長の座をめぐってかけひきをしたり派閥を作ったり、大まじめなんだけど笑えるんです。画風が昭和なのも笑える。でも自虐的な気持ちになるのはなぜだろう。

P58 どっちにもなれる・二酸化硫黄・過酸化水素(2025.9.28更新)

SO2は酸素を増やす事もできれば、減らす事もできます。ちょっと古いですが、朝ドラ「半分、青い。」の、ボクテをモデルにしました。バイセクシャルということで。ドラマ中で秋風先生が描く漫画は、くらもちふさこ先生が実際に描かれたものですが、私は「いつもポケットにショパン」が大好きだったのです!男子がピアノを弾くってカッコいいー!と思いました。きしんちゃんて、絶対キーシンがモデルですよね。ペン吉にも習わせてみましたが、全然ダメでした・・・。

H2O2は、Oを1コとれば水だし、Hを取り出せばO2だし。いろいろ役に立つのですが、過酸化水素なんて、酸素が多過ぎ!と言われてるみたいだし、活性化酸素の一種と言われ、アンチエイジングの敵とされ、なにかと厄介者あつかいです。いじけてるんじゃないかなあと、「ちびまる子ちゃん」の、いつもいじけてる永沢君をモデルにしました。

P59 還元剤の例・硫化水素・シュウ酸・塩酸(2025.9.30更新)

酸素を与えるのが典型的な酸化なら、Hを与えるのは典型的な還元です。自分は酸化するから+の方向に向き、電子を放出します。H2SはSに、(COOH)2はCO2になりそうです。HClは強酸だから電離しているのでちょっと違いますが、入れときました。

Hを断つ、つまり女性を断つ、という事で出家をイメージしました。「一休さん」のとんちのお話は有名ですね!アニメもちびっ子に人気でした。

KIは、KもIも電離していますが、Iは価電子が1コだけだからI2にもなりやすいです。

愛(I)がたくさんある方がいいという事で、「ヘタリア」のフランス君をモデルにしました。女性をいつもくどいているのがフランス君です。

P60 還元剤の例・硫化鉄と硫化スズ(2025.10.2更新)

Fe2+よりもFe3+の方が安定だと、前にも書きましたね。FeSO4は、Fe2+からFe3+になりやすい還元剤です。水に溶けやすいので扱いやすいです。塩化鉄にしてしまうと塩酸になったり塩素が出てきたり、なにかと不都合なので、使いません。

Sn2+はもともと4価で、Sn4+の方が安定です。硫酸スズは水に溶けにくいし、塩素はSnCl4の錯体を作って、安定して水に溶けるので、塩化スズを使います。

松岡修造は元テニスプレーヤーで、当時の日本人としてはすごい、ウィンブルドンで8位にまでなった人です。いつも元気で、引退後もスポーツ番組のキャスターとして活躍しています。元気な人を見ると、元気が出てきますネ!松岡修造日めくりカレンダーなんてのもありました。毎日松岡修造のはげます言葉が見られて、受験生に好評でした。

P61 還元剤か酸化剤か(2025.10.4更新)

酸素を与えるのが典型的な酸化剤、水素を与えるのが典型的な還元剤ですが、相手を酸化させるから自分は還元する、つまり電子をもらって−の方向に行くのも酸化剤です。相手を還元させて自分は酸化する、つまり電子を放出して+の方向に行くのも還元剤です。

特にハロゲンや水素のような、価電子が1コだけのものは、電子を1コ出し入れすればイオンになったり分子になったり、酸化還元がしやすいので、酸化剤・還元剤にもなりやすいのです。

P62 さらし粉(2025.10.6更新)

さらし粉は、昔から殺菌に使われる酸化剤です! 「日にさらす」ように殺菌する、が語源です。次亜塩素酸イオンClOを持っていて、これが酸化させやすいのです。細菌やウイルスの細胞膜などを酸化させるという事は、つまり殺菌を意味します。

カルシウムの「カル」から、カルキとも呼ばれます。水がカルキくさい!とか言います。プールのにおいです。

水和物になっている事が多いです。Ca(OH)2とCl2を足したらこうなります。

P63 酸化剤の半反応式(2025.10.8更新)

このページの酸化剤の半反応式は、典型的な、Oを減らしてH+と電子を受け取り、水をつくる形です。希硝酸・濃硝酸・熱濃硫酸は、銅や銀を溶かす酸化反応です。

特殊なのは過マンガン酸カリウムですが、中性のときは中間のMnO2で止まります。このときは、H+じゃなくてH2Oを受け取ります。酸化数7からMn2+までは還元せず、中間のMnO2(酸化数4)で止まります。MnO2も、まだ還元できるので、酸化剤です。

P64 酸化剤の半反応式(2025.10.18更新)

ハロゲンは、マイナスイオンになりやすい性質なので、酸化されやすいものと混ぜると酸化剤の働きをします。自分は還元します。SO2とH2O2は、還元剤にもなりますが、酸化されやすいものと混ぜると酸化剤になります。酸化剤として使うときは、Oを減らしてH+と電子を受け取ります。

ただし、SO2は酸化剤としての力は弱いので、相手がかなり強い還元剤でないと酸化剤になりません。さらし粉は次亜塩素酸イオンClOがOを減らし、H+と電子を受け取ります。

P65 還元剤の半反応式(2025.10.20更新)

還元剤の半反応式は、典型的なものはH+と電子を放出します。塩酸は、強い酸化剤と反応するときは、ClがCl2となって還元剤となります。KIも、強い酸化剤と反応するときは、IがI2となって還元剤となります。

Fe2+はFe3+の方が安定なので、還元剤になります。Sn2+はSn4+の方が安定なので、還元剤になります。SO2とH2O2は酸化剤にもなりますが、還元されやすいものと混ぜると還元剤となります。自分は酸化します。ただし、H2O2は還元剤としての力は弱いので、相手がかなり強い酸化剤でないと還元剤になりません。

還元剤として使うときは、SO2はH2OからOを受け取ります。H2OがH+と電子を放出します。H2O2はH+と電子を放出します。水素は還元されやすいものと混ぜると還元剤となってH+と電子を放出します。ただし、熱や触媒が必要です。

P66 過酸化水素と二酸化硫黄を混ぜると?(2025.10.22更新)

H2O2は、かなり強い酸化剤に対しては還元剤になりますが、酸化力の方が強いです。オキシドールはH2O2の水溶液で、傷口にぬるとO2がシュワシュワ出てきて、殺菌してくれます。SO2は、かなり強い還元剤に対しては酸化剤になりますが、還元力の方が強いです。

つまり、H2O2の方が強い酸化剤なので! 2つを混ぜると! H2O2の方が酸化剤、SO2が還元剤になるのです。このとき、硫酸(H2SO4)ができます。

第1編 第1章(P67〜P76)

第1編 第1章(P67〜P76)

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P67 元素の酸化数の求め方

化合物中の元素の酸化数がよくわからないときは、化学式が電荷を持っていなければ合計は0になります。

基本は O は −2、H は +1、K は +1 など、通常の値をあてはめ、知りたい元素を X として計算すれば求まります。

全体が電荷を持つ場合は、その電荷(+1、+2、−1など)に合計が一致するようにします。

P68 脱水につかえる組みあわせ

濃硫酸は脱水反応でよく使われます。水をほとんど含まないので、水を奪いやすいからです。ただし酸化剤なので還元剤の乾燥には使えません。

NaOH など潮解性の物質は水をよく吸うので乾燥剤に使えます。CaO は塩基性酸化物で、水と反応して Ca(OH)2 になります。これも乾燥剤になります。

しかし酸性物質の乾燥には塩基性酸化物は使えません。

CaCl2 は潮解性かつ両性ですが、NH3 と配位結合して CaCl2·8NH3 を作るので乾燥には不適です。

P70 電気分解

電池をつなげて電子を流すのが電気分解ですが、電子の向きと電流の向きが逆なのでややこしい!

陰極(−)には電子が集まるので +イオンが引き寄せられます。

陽極(+)では電子が奪われて不足し、−イオンがやってきて電子を与えます。(電極が溶ける場合もあります。)

P71 陰極の反応

陰極は+イオンがやってくる場所です。

・金属イオンが水素よりイオン化傾向が大きければ、H+ が還元され H2 が発生します(酸性)。
・酸性以外では水が電子を受け取り H2 が発生します。

金属イオンのイオン化傾向が水素より小さい場合、その金属が析出します。

P72 陽極の反応

陽極は−イオンが引き寄せられる場所です。

電極が Pt や C なら溶けにくいですが、普通の金属電極なら電子を放出して溶けてしまうことがあります。

Cl、I など価電子1個のハロゲン化物イオンがある場合は、Cl2、I2 が発生します(Fは例外)。

それらがなければ、OH が酸化されて O2 が発生します。

P73 陽極反応おぼえかた

陽極(ようきょく)から「陽(ヨー)」→「ヨーコ」→「港のヨーコ、ヨコハマ、ヨコスカ」という連想で、陽極=強いイメージ。

竜さん・翔さん・王さん…強いキャラの名前を当てて、ハロゲンが強く電子を放出できるイメージを重ねています。

P74 電気分解まとめ図

●印の箇所の電池を取り去り抵抗にすると逆反応が起こり、H2 と O2 から H2O を作ります。

Pt は水素化触媒なので O2 を水素化し、水ができます。これが燃料電池の原理です。

HNO3 は強い酸化剤のため電気分解には不向き。NO2 が出て危険。

P75 電気分解の計算

電気分解の計算では、まず流れた電子が何 mol かを求めます。

電流 × 時間 = 電気量(クーロン)で、これをファラデー定数で割れば電子 mol が出ます。

反応式を見て電子 1 mol あたり何 mol の物質ができるかを求めて計算します。

P76(補助)電気分解の考え方まとめ

陰極は還元、陽極は酸化。電子の流れとイオンの移動の関係に注意。

・陰極:電子を受け取る → 還元
・陽極:電子を失う → 酸化

イオン化傾向・pH・電極の材質により生成物が変わるため、状況判断が重要です。

第1編 第1章(P77〜P84)

第1編 第1章(P77〜P84)

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P77 ファラデー定数

ファラデー定数は、いちおう書いてあるとは思いますが、覚えておいて損はないです。(まれに難関大で書いてない事があります!)

有名な覚え方ですが、黒子といえば、「黒子のバスケ」!黒子が目立たないのを利用して、相手が気づかないうちにパスをするのがミス・ディレクションですね。でも、神にはお見通し・・・。

黒子と天使の戦いは、バスケで!

そして、天使といえば、「フランダースの犬」のラストシーンですね!最後に憧れのルーベンスの絵をみて、愛犬とともに天使たちが天国に連れていく・・・日本中が泣いた!

外国では、ハッピーエンドでない話を子供向けにするのはつらくて、それほど有名でなく、なぜ日本人が聖地巡礼でわらわらやって来るのか、フランダース地方の人々も不思議だったそうですが、急いで銅像を作り、それっぽくしたそうです。

P78 センター過去問

電気量を求める計算なので、まず 6.7 kg の Ni(OH)2 が何モルなのかを出し、ニッケルは +3 から +2 に変化するので、1 モルごとに 1 モルの電子が移動するのだから、ファラデー定数をかけたものが電気量です。

ただし、何 A・h かを出せというヒッカケなので、クーロンは何 A の電流が何秒流れたかという単位なので、A・h に直すには 60×60(秒)で割らなければなりません。しかも、割り切れない!といういじわるな事もあります。センター試験は(現在は共通テスト)選択問題だから、あわてず近い値を出すくふうをしよう。

P79 ボルタ電池

ボルタ電池は、亜鉛と銅のイオン化傾向の差を利用した、もっともシンプルで原始的な電池です。

亜鉛の方がイオン化傾向が大きいので溶けます。電子を残すので負極から流れます。

電子が流れ出すのが負極デシタネ!電流が流れ出すのが正極。つまり電子の流れと逆。

電子が正極まで来ると、電解質中の H+ を引き寄せます。でも、できた H2 が電極にまとわりつくので、(分極という)電力はすぐに落ちます。

P80 ダニエル電池

ダニエルさんが、ボルタ電池の欠点の、分極を改良しました。電解質の H2SO4 をやめて、H2 があまり出ないようにしたのです。

電解質は ZnSO4 と CuSO4 の 2 種類にして、素焼き板でしきり、イオンは自由に通すようにしました。そうすると、正極の方は Cu が析出してくっつきます。同じ Cu だから、問題ないです。

なぜイオンが自由に通れるようにするかというと、右と左で + と - がかたよるのを防ぐためです。かたよってしまうと、電気の流れは止まります。

なぜなら、正極の Cu のまわりに - イオンがたまってくると、Cu2+ が電極までたどりつき電子をもらいにくくなり、負極の Zn のまわりに + イオンがたまってくると、Zn2+ と反発するから、Zn が溶け出しにくくなってしまうからです。

P81 鉛蓄電池

鉛蓄電池の電極は Pb と PbO2 ですが、溶ける方が負極でしたネ!どっちが溶けそうっていったら、Pb ですね。Pb2+ イオンになって、電子を残して溶けます。

PbO2 の Pb は、すでに酸化していて酸化数 +4 ですからね。電子を受け取って +2 になります。

電解質は H2SO4 で、どっちも PbSO4 になるんです。

H2SO4 が減ると電流は流れにくくなりますが、逆方向に電流を流すと、今度は逆反応が起こってもとにもどります。これが充電です!そしてまた、電池として使う事ができます。

P82 マンガン電池(2025.11.19更新)

マンガン乾電池は、持ち運べるようにした、最もシンプルな乾電池といえます。

負極の Zn は溶けて Zn2+ になります。正極の MnO2 は酸化剤なので、自分は還元します。

電解質は酸性に近いのですが、MnO2 のまわりは NH3 があるので(反応式参照)、すぐに水酸化物 Mn(OH)2 を作ろうとします。つまり酸化数 +4 から +2 になろうとしますが、乾電池の場合は途中の +3 で止まって MnO(OH) となります。内部抵抗など、いろいろな障害があるからです。

H をとりこむので分極を防ぎます。NH4Cl は NH4+ を配給するために使いますが、ZnCl2 は Zn がすぐに溶けてしまうのを防ぐため、水和物となって電極に被膜を作ります。

Zn2+ の移動もできるので、溶けすぎず、妨げすぎず、ちょうどよいのです。Zn が溶けすぎると、電池の外側が Zn 電極なので、穴が空いてしまいます!

それに、電解質が酸性なので、電子が余ると H+ が電子を受け取り、H2 ガスとなって膨張します。たまに、放置した電池が液漏れしているのは、そういうわけです!

かんけーないけど、私の時代は、遠距離恋愛=ほぼ別れる でしたが、今は、SNS やら Zoom やらで、昔ほど障害じゃないみたいですネ。私の娘も、遠距離恋愛の末、結婚しました。

P83 アルカリ電池(2025.11.21更新)

アルカリ乾電池は、電解質がアルカリなのでイオンの移動も速く、MnO2 の還元もスムーズに行われます。H2 もほとんど発生しません。

しかも、Zn が粉末なので反応する面積が大きくなります。だから、電流が大きくなるのです。(でも、大きな電流が必要でないものに使うと、機器を傷めます。)

しかも、溶ける Zn 電極は内側にあるので、丈夫です!

リチウムイオン電池は、日本人がノーベル賞をとりましたネ!効率よく充電ができる二次電池で、スマホなどに使われます。ここまでくるともーよくわかりませんが、リチウムイオンがいったりきたりします。

その前に、リチウム電池というものがあります。リチウムイオン電池とは別物で、ボタン型電池です。原理は、今までの乾電池と同じですが、負極にリチウムを使います。

リチウムは、周期表をみてもわかるように、ナトリウムよりも反応性が高く、キケンで、扱いにくいのです!それを、科学の進歩で扱えるようにしちゃって、ぐっと小型で、パワーもアップした電池ができたのです。

P84 燃料電池(2025.11.23更新)

白金は水素化触媒なので、O2 を水素化させて水にします。水の電気分解の逆反応です。水しかできないからとてもクリーン。電気自動車は、排ガスを出しません。

燃料電池を二次電池的に使う研究もありますが、効率が悪く、なかなか実用化されません。基本は、水素の燃焼で電気を生み出します。

O2 はそこらにあるから、問題は H2 の供給ですね。水の電気分解といっても、結局は電気を使うわけですし。今は、主に石油から作っているので、まだまだエコとはいえません!

水から簡単に H2 ができれば、究極のエコ電池といえましょう!ノーベル賞級?

日本でも研究が進んでいますヨ!例えば、人工光合成とか。第2編、第5編でもでてきますが、チタン(Ti)くんが光触媒として期待されています!

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