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| 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。 |
第1編 P85 酸化窒素(2026.3.15更新)
第1編 P86 理想気体の状態方程式(2026.3.17更新)
| 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。 |
第1編 P85 酸化窒素(2026.3.15更新)
「まああてにすんな」と教わりましたが、アルミニウムと亜鉛が、どっちだっけ???と、いつも悩んだので、「まああるけどあてにすんな。」と変えました。
金属の中になぜ水素が混じっているのか、不思議でしたが、金属が酸に溶けるかどうかの、キーワードなのです。つまり、酸にはH+があるので、水素よりイオン化傾向の大きい金属は、H+の代わりにイオンになって、塩酸や希硫酸にも簡単に溶けるのです。(P18 参照)
「てにある」は、有名なおぼえかたですが、何のおぼえかただっけ???と、すぐに忘れるので、「とうふ=不動態」をくっつけました。
これらは、イオン化傾向が大きいのに、濃硝酸や熱濃硫酸に溶けません。あるイミ溶けすぎて、すぐに被膜を作ってしまうのです。
お味噌汁に入れる豆腐は、手の上で切るんですよ。包丁を上からちょっと押したくらいじゃ、手は切れないんです。豆腐はくずれないし、まな板も洗わなくてすむし。ついでに、お笑いの友近が大物演歌歌手「水谷八重子」になりきって、手に豆腐をのせて歌うギャグもかいときました。「豆腐開き」という演出は、成功を祈願するイベントで呼ばれるらしいです。演技がよさそうなので。「よいしょー!」
このページは長くなるので、2つに分けます。
アルカリ金属は、とても反応しやすく!(価電子1コだけですからね、電子がすぐに飛んでいきます!)とてもキケンなのです。
ペンこママもNa使って合成した事あるけど、石油につけて保存するんですよ。火さえつけなければ、よっぽど安全なのです。それくらいコワイのです。空気中の水分でも、火花が飛びます。
イオン化傾向と反応性は、かなり対応しますが、ちょっとだけ違います。リチウムは、イオン化傾向がとても大きいのに、反応性は、アルカリ金属の中では1番下ですよね。イオン化傾向は、陽イオンへのなりやすさで、反応性は、他の物質との反応しやすさです。大きいほど、他の物質に価電子を放出しやすくなります。中心の、原子核の+から遠いからです。
アルカリ土類金属も、価電子が2コだけですから、アルカリ金属ほどじゃないけど、反応しやすいです。
でもBeとMgは反応性が低いので、前はアルカリ土類金属からはずされていたのに、新課程では、入っちゃいましたね。コロコロ変えないで欲しいなーもー。
Mgは、熱水なら反応して弱アルカリになります。なぜ、大きい原子の方が強アルカリになるかというと!小さい原子は{電荷密度が高い}つまり、小さいわりに+の電荷を持っているのでOH-を引き寄せやすくなりますが、大きい原子は電荷が分散しているので引き寄せにくく、安定して電離状態を保つので強アルカリとなります。大きいほど引力(ファンデルワールス力)働いて、引き寄せそうですけどね。ファンデルワールス力は、弱いのです。
ハロゲンも、同じリクツで大きい原子ほど強酸になります。小さい原子は小さいわりに-の電荷を持っているので、H+を引き寄せやすいですが、大きい原子は、電荷が分散して、電離状態を保つので強酸になります。でも、ハロゲンは、小さいほど反応性が高いです。こっちは逆です。こちらは陰イオンになるため、電子をいかに取り込むか!なので、原子核の+との距離が近い方がいいのです。
ハイ、ここ大事デスヨ!オマケで、なぜ「土類」がつくかですが、昔の人がつけた名前がそのまま使われてます。
酸化物として発見された時は、土そっくりだったそうです。
金属の反応性とイオン化傾向はよく対応するので、イオン化傾向の表を使うと便利です。
前回書いたように、アルカリ金属と、Be、Mg以外のアルカリ土類金属は反応性が高いので、すぐ常温の水と反応しますが、Mgはビミョーな所にいて、熱水なら反応します。
Al、Zn、Feは、高温の水蒸気なら反応しますので、おぼえかた考えましたヨ!あそこに手がのびると、血がのぼって上気しますネ!え?どこに手がのびるって?「ゴムゴムのピストルー!」(by ルフィ)
エラソーな金属は、さびません。さびないからエライのです。アルカリ金属と、Be、Mg以外のアルカリ土類金属は、空気中の水分や酸素とすぐ反応します。(いちいちBe、Mg以外って言うの、メンドイなあ!)ビミョーな立ち位置にいるのが銅です。メダルは金、銀、銅ですね!銅もね、十分立派なんです、がんばったんですよ。でも、銀や金と比べるとねえ。ゴメンよー!最近は、普通の10円玉すら、あまり見ませんね。財布にたまーに、緑色っぽい10円玉がまぎれてたもんです。緑色じゃなくても、10円玉って、色にずいぶん差がありますよね。新しいものはピカピカなのに、古いものはくすんでいる。・・・これは徐々にさびているんですね。
前にも書いたように、水素よりイオン化傾向の大きいものは、塩酸や希硫酸で簡単に溶けます。
とってもエラソーな金とプラチナは、「王水」というものすごくエラソーなものにしか溶けません。王水とは何か?ヒッカケで出ますよ。
まず、硝酸は強い酸化剤なので、(P56参照)AuやPtもイオンにできます。(Au3+、Pt4+)でも、AuやPtもしぶといので、すぐにもどろうとします!そこで、Cl-で錯体を作るのです。 [AuCl4]- 、 [PtCl6]2-
「キングダム」は、王がワルい弟の陰謀で追われ、仲間たちが王の座をとりもどし、その後も、秦の始皇帝になるまで延々と続くお話ですね。大沢たかおの王騎がカッコ良かったので、仲間に加えちゃいましたー!きょうかいと時期がカブりませんね、ありえない図になってしまいました、テヘペロ。
ちょっとエラそうな銅、銀、水銀は、硝酸や熱濃硫酸なら溶けますが、これは、硝酸や熱濃硫酸が、強い酸化剤であるためです!(P56参照)
酸化剤ということは、自分は還元され、相手の電子をうばいます。H2+は出てきません!NO3-のNは+5ですが、Oが減り、NOは+2、NO2は+4に還元されます。SO42-のSは+6ですが、SO2は+4に還元されます。
なぜ希硝酸ならNOで、濃硝酸ならNO2になるのか?・・・ちょっと複雑でこんがらかるので、[濃い方が酸素多そう!]で覚えて下さい。
反応式は2次とかでよく書かされますが、まず反応物を書いて、HやOで補えば良いのですが、テンパってると、次ページのように、係数がどうのこうの~、左右のつじつまが合うように、冷静に計算するのタイヘンですよね!
暗記できたら、時間が浮くかなあと思って。法則を見つけようとしました。銀と熱濃硫酸でいづまりましたが、まっ、覚えて下さい。
P21 金属と酸との反応で気をつけること(2025.7.30 更新
エラソーな金属は、さびません。さびないからエライのです。
アルカリ金属と、Be、Mg以外のアルカリ土類金属は、空気中の水分や酸素とすぐ反応します。(いちいちBe、M以外って言うの、メンドイなあ!)ビミョーな立ち位置にいるのが銅です。メダルは金、銀、銅ですね!銅もね、十分立派なんです、がんばったんですよ。でも、銀や金と比べるとねえ。ゴメンよー!最近は、普通の10円玉すら、あまり見ませんね。財布にたまーに、緑色っぽい10円玉がまぎれてたもんです。緑色じゃなくても、10円玉って、色にずいぶん差がありますよね。新しいものはピカピカなのに、古いものはくすんでいる。・・・これは徐々にさびているんですね。
P22 まとめ(2025.8.1 更新)
イオン化傾向では溶けるはずなのに、え、なんで溶けないの!というヒッカケがよく出ます。
まず、前に言った不動態です。これらは、硝酸と熱濃硫酸には溶けません。
次に、この後に出てくる、金属イオンと特定のイオンとの沈殿を起こすものは、溶けません。イオンになるんだから、1度は溶けてるんですが、すぐに沈殿膜を作ってしまうのです。
不動態は酸化物の被膜を作るのに対し、沈殿膜は、特有の沈殿です。これは、覚えるしかないです。覚え方を、いろいろかんがえましたヨ!お楽しみに。
とってもエラソーな金とプラチナは、「王水」というものすごくエラソーなものにしか溶けません。王水とは何か? ヒッカケで出ますよ。まず、硝酸は強い酸化剤なので(P56参照)AuやPtもイオンにできます(Au3+、Pt4+)。でも、AuやPtもしぶといので、すぐにもどろうとします! そこで、Cl−で錯体を作るのです。[AuCl4]−、[PtCl6]2−。「キングダム」は、王がワルい弟の陰謀で追われ、仲間たちが王の座をとりもどし、その後も、秦の始皇帝になるまで延々と続くお話ですね。大沢たかおの王騎がカッコ良かったので、仲間に加えちゃいましたー! きょうかいと時期がカブりませんね、ありえない図になってしまいました、テヘペロ。P19 金属の酸との反応つづき(2025.7.26 更新)
ちょっとエラそうな銅、銀、水銀は、硝酸や熱濃硫酸なら溶けますが、これは、硝酸や熱濃硫酸が、強い酸化剤であるためです!(P56参照)
酸化剤ということは、自分は還元され、相手の電子をうばいます。H2は出てきません!NO3-のNは+5ですが、Oが減り、NOは+2、NO2は+4に還元されます。
SO42-のSは+6ですが、SO2は+4に還元されます。 なぜ希硝酸ならNOで、濃硝酸ならNO2になるのか?・・・ちょっと複雑でこんがらかるので、[濃い方が酸素多そう!]で覚えて下さい。反応式は2次とかでよく書かされますが、まず反応物を書いて、HやOで補えば良いのですが、テンパってると、次ページのように、係数がどうのこうの~、左右のつじつまが合うように、冷静に計算するのタイヘンですよね!暗記できたら、時間が浮くかなあと思って。法則を見つけようとしました。銀と熱濃硫酸でいきづまりましたが、まっ、覚えて下さい。
P21 酸との反応で気をつけること(2025.7.28 更新)
イオン化傾向では溶けるはずなのに、え、なんで溶けないの!というヒッカケがよく出ます。まず、前に言った不動態です。これらは、硝酸と熱濃硫酸には溶けません。次に、この後に出てくる、金属イオンと特定のイオンとの沈殿を起こすものは、溶けません。イオンになるんだから、1度は溶けてるんですが、すぐに沈殿膜を作ってしまうのです。不動態は酸化物の被膜を作るのに対し、沈殿膜は、特有の沈殿です。これは、覚えるしかないです。覚え方を、いろいろかんがえましたヨ!お楽しみに。
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。
Propeller《和英:類推》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。
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倍になるんだから、−の力が強くなるんじゃない?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。
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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?
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
化合物中の、元素の酸化数がよくわからないときは・・・
化学式は、電荷を持っていなければ0だから、それ以外の元素は、特殊な場合でなければ、基本Oは-2、Hは+1、Kはイオンになると1価なので+1のようにあてはめ、知りたい元素の酸化数をXとして、計算すれば出ます。
全体が電荷を持っていれば、合計がその電荷(+1、+2、-1、-2など)になればよいのです。
濃硫酸は、脱水反応でよく使われます。濃硫酸は水をほとんど含まないので、水を欲しがるのです。でも、酸化剤なので、還元剤の乾燥には使えません。
他にも、第2編で出てきますが、NaOHなどの潮解性があるものは水をすって溶けるので、乾燥に使います。
CaOは塩基性酸化物なので水と反応してCa(OH)2となります。これも乾燥に使います。ただし、塩基性のものは酸性のものには使えません。
CaCl2は潮解性があってしかも両性だけど、NH3は、Ca2+と配位結合をしてCaCl2・8NH3を作ってしまうのでダメです。
なぜCaOなら大丈夫かというと、CaはOに囲まれてNH3を寄せつけにくいのに対し、CaCl2はCa2+がむき出しなので、NH3を配位結合させやすいのです。
電池をつなげて電子を流すのが電気分解ですが、電子は電池の負極(-)から出る、というのがまぎらわしいですね!電子の流れる向きと電流は逆なんです。多くの人が、まぎらわしい!とブツクサ言ってる事ですが、電子がまだ発見されていなかった頃に昔の人が決めちゃったから、しょうがないんです!
陰極(-)には電子が集まってくるので、+イオンが引き寄せられます。
逆に陽極(+)は、電子が吸い取られて不足し、+を帯びているので、基本は-イオンがやってきて電子を与えます。(電極が溶けて電子を残す場合もあります!)
陰極は基本、+イオンが引きつけられますが、電解質に含まれる金属イオンが水素よりイオン化傾向が大きければ、金属イオンはそのままです。
酸性ならH+が引きつけられて電子をもらい、H2となります。酸性以外なら水が電子を受け取ります。H++OH−と考えると分かりやすいです。こちらもH2が出てきます。
水素よりイオン化傾向が小さい金属イオンの場合は、その金属イオンが引きつけられ、析出します。
陽極は基本、-イオンが引きつけられます。でも、電極がプラチナや炭素なら変化しにくいので大丈夫ですが、普通の金属でできた電極なら、電子を放出してイオンとなり、溶けてしまいます!
電極がプラチナや炭素の場合は、電解質中にCl−、I−などのハロゲン化イオンがある場合、価電子が1コなので電子を手放しやすく、Cl2、I2となって出てきます。(F−は例外です。)
Cl−、I−などがない場合は、SO42−、NO3−は酸化しにくいので、OH−が酸化され、O2となって出てきます。塩基性以外でも、水のOH−を使ってO2が出てきます。
陽子って、なんとなく魔性の女のイメージ。「港のヨーコ、ヨコハマ、ヨコスカ」というツッパリの歌がはやりました。古い!?
横浜は、東横線で行けましたよ。慶應の理工学部は、東横線沿いにあるんです。でも、当時はあまり行かなかったな。今の方がよっぽど行ってます。みなとみらいとかできて、こんなおしゃれな街になるとは、思わなかったよ!はあ~、ちょっとだけ後悔です。いや、仙台も素敵な街ですけどネ。
竜さん、翔さん、王さんも、なんとなく強い男のイメージです。竜さんはヤクザな男のイメージだし、翔さんはVシネの帝王だし、王さんは、巨人が全盛期のときのホームラン王です!長島と合わせて、ON砲と呼ばれました。古い!?
電気分解のまとめ図です。第5編に練習問題があるので、やってみましょう!
まとめ図で、●印がついたところでは電池を取り去ってしまって抵抗をつけると、逆反応が起こってH2とO2からH2Oができます。つまり、水の電気分解の逆です。なぜならPtは水素化触媒だから、O2を水素化させて水を作るのです。これを利用したのが燃料電池です。→P84
電解質としてはNaOH、KOH、Ca(OH)2、H2SO4、HNO3、Na2SO4、NaNO3などがあげられますが、ただし、HNO3はとても強い酸化剤なので、電気分解には不向きです。有毒のNO2ができてキケンです。NaNO3は、電気分解はできますが、逆反応には不向きです。電気分解は、電池から電子が安定的に供給されるので大丈夫ですが、自然に逆反応をさせようとすると、NO3−がNO2やNO2−になる力の方が強く、不向きです。
電気分解では、何モルの気体が発生したか?などの計算問題がよく出ます。
まずは電子が何モル流れたかです。ファラデー定数は、電子1モルが持つ電気量で、電流×秒が全体で流れた電気量なので、これをファラデー定数で割れば電子のモルが出ます。次に反応式をみれば、1モルの電子が流れると何モルの物質ができるかわかるので、計算すればよいです。
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。
電気量を求める計算なので、まず6.7kg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。
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。
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ってしまうからです。また、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。
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。
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を作ろうとしますが、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。
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。
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!
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。
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。
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!
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は水と反応すると NH3+H2O→NH4++OH- なので、1価の塩基です。OH-1個がH+1個と反応し、水ができます。
NH3と反応させたので、その分H+は減ります。残ったH+と中和したのがNaOH。
NH3とNaOHがうけとったH+の合計が、最初にH2SO4がもっていたH+と合えばよいのです。
言い換えれば、NH3がつくるOH-と、NaOHのOH-の合計と、H2SO4のH+がつり合えば、中和します。
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.
考えてみたら、前ページの例題も、逆滴定ですネ。この場合は、逆にたーくさんの酸で、塩基のアンモニアを滴定しました。
二酸化炭素は水に溶けると CO2+H2O→H2CO3 つまり炭酸になるので、2価の酸と考えます。炭酸は不安定なのですが、水酸化バリウムと混ぜるとすぐに反応が始まるので、問題ないです。H+とOH-で水ができ、炭酸バリウムが沈殿します。→第1編P32 炭酸が放出するH+と、HClが放出するH+の合計と、水酸化バリウムが放出するOH-(つまり、H+をうけとる量)がつり合えば良いです。
また、気体はみんな、標準状態では1モル22,4Lです。ににんがし!とおぼえよう。
過マンガン酸カリウムKMnO4は酸化剤で、→第1編P57 酸化させる相手を酸化させ終わったら、赤紫色が無色に変わります。これを利用して滴定ができます。
これは中和じゃないから、中和滴定ではありませんネ。酸化還元滴定と呼びます。酸化還元反応だから、電子のやりとりが合えば良いです。
H+の数ではありません。
酸化マンガンMnO2も酸化剤ですが、水に溶けにくいので、滴定には向きません。滴下して定量する事ができないからです。
シュウ酸は還元剤なので、→第1編P59 過マンガン酸カリウムと酸化還元反応をします。反応式を書いて、MO4-は1モルで5個の電子、(COOHH)2は1モルで2個の電子を動かすのだから、動いた電子の数が、ちょうじりが合えば良いのです。中和滴定と、やる事は同じですネ!
過マンガン酸カリウムを硫酸酸性にする理由は、いろいろ複雑ですが、KMnO4は酸性でないと強い酸化剤にならないからです。酸性なら、安定してMn2+ができます。酸性以外は、水と反応してMn(OH)2やMnO2が沈殿してしまいます。
また、熱濃硫酸なら酸化剤なので、→第1編P54 シュウ酸を酸化させてしまいますが、希硫酸なら大丈夫です。
センター試験から共通テストに変わるとき、長文問題を導入しようなんて話がありましたね!化学は結局、あまり変わってないようですが。こんな問題が出るのでは?というプレ問題を見ましたが、問題を作った方も苦労したんでしょうねえ。
いろいろ反応させたあと、滴定しようとしたら行き過ぎて、また逆滴定・・・ゴッチャゴチャ!?みたいな問題でした。
まるでペンこママの料理みたい。味付けはどんぶり勘定、濃すぎて、薄めすぎて、また濃すぎて・・・みたいな。
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!
Na2CO3は弱肉強食でアルカリの性質が勝つので、塩基です。→第1編P52 だから、酸と中和します。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。
まず CO32- + H2O → HCO3- + OH- となって、このOH-とHClのH+が中和します。このOH-がなくなると、1段階目がおわります。
2段階目は、再び水からH+をうばって、 HCO3- + H2O → H2CO3 + OH- となって、また中和が始まります。炭酸ができちゃうけど、影響しないの?と、考えそうですが、塩酸が強酸なので、炭酸がすぐにCO2に分解するので大丈夫です。
とにかく、1価ずつ同じ量だけ、2回に分けて中和する、と考えれば良いのです。
[補足]H2CO3を滴定するときは、酸ですから、塩基と中和します。このときも2段階ですが、すぐにHCO3になってしまうから、滴定曲線は1段階にしか見えません。でも、計算するときは2価の酸として計算して良いのです。
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)。
チオ硫酸ナトリウムという変わった還元剤が出てきましたが、デンプンとヨウ素を使った滴定にはよく使われます。デンプンと反応しないからです。
まず、(チオ)とは、OをSに置き換えた、という意味です。硫酸イオンのSO42-の、Oを1個Sに置き換えたから、S2O32-です。これはちょっと特殊でして、酸化されやすいSを持つので、還元剤になります。ただのチオ硫酸は不安定なので、ナトリウムとの塩にします。
チオ硫酸イオンS2O32-は、2つ合わさって、S4O62-となり、電子を2つ放出します。
例題をみると、まず、KIは還元剤でしたね!H2O2は酸化剤にも還元剤にもなりますが、この場合は酸化剤になります。→第1編P58,59
できたI2は、今度は酸化剤になります。→第1編P61 固体でも反応します。水に溶けにくいけど、デンプンのらせん構造には、分子にばらけて取り込まれやすいです。→第4編P17 これをチオ硫酸ナトリウムで滴定します。I2がI-になるとヨウ素デンプン反応の青紫色が消えるので、つりあうところがわかります。S2O32-2モルに対してI2が1モル反応するから、I2はS2O32-のモル÷2。
さかのぼって、このI2をつくり出したKIとH2O2が何モル反応したかわかればよいので、I21モルに対してH2O21モルだから、I2と同じモル。出すのは濃度だから体積で割るのを忘れずに!
[補足]実際にはI3-もできるのですが、→第2編P12 平衡状態になっていて、結局はI2と同じ働きをするので、ごちゃごちゃするので、省略されてます。
チオ硫酸ナトリウムという変わった還元剤が出てきましたが、デンプンとヨウ素を使った滴定にはよく使われます。デンプンと反応しないからです。
まず、(チオ)とは、OをSに置き換えた、という意味です。硫酸イオンのSO42-の、Oを1個Sに置き換えたから、S2O32-です。これはちょっと特殊でして、酸化されやすいSを持つので、還元剤になります。ただのチオ硫酸は不安定なので、ナトリウムとの塩にします。
チオ硫酸イオンS2O32-は、2つ合わさって、S4O62-となり、電子を2つ放出します。
例題をみると、まず、KIは還元剤でしたね!H2O2は酸化剤にも還元剤にもなりますが、この場合は酸化剤になります。→第1編P58,59
できたI2は、今度は酸化剤になります。→第1編P61 固体でも反応します。水に溶けにくいけど、デンプンのらせん構造には、分子にばらけて取り込まれやすいです。→第4編P17 これをチオ硫酸ナトリウムで滴定します。I2がI-になるとヨウ素デンプン反応の青紫色が消えるので、つりあうところがわかります。S2O32-2モルに対してI2が1モル反応するから、I2はS2O32-のモル÷2。
さかのぼって、このI2をつくり出したKIとH2O2が何モル反応したかわかればよいので、I21モルに対してH2O21モルだから、I2と同じモル。出すのは濃度だから体積で割るのを忘れずに!
[補足]実際にはI3-もできるのですが、→第2編P12 平衡状態になっていて、結局はI2と同じ働きをするので、ごちゃごちゃするので、省略されてます。
課程でエンタルピーが導入されたのでペンこママもとまどいました!前のなごりがしばらく残ってました。
エンタルピーとは、その状態での物質が持ってる、エネルギーのポテンシャルと考えていいでしょう。つまり、内部エネルギー+仕事でその状態になったわけですから、それだけのエネルギーを秘めているのです。
反応したらふつう体積が変わりますので、ヘタに圧力をかけず、つまり圧力一定で、体積が変わるなすがままにさせたときのエンタルピーの変化が、反応熱となるのです。これが反応エンタルピーです。
複数の物質がからむなら、すべて合計します。
反応エンタルピーの計算は、2とおりあります。
その1 熱化学方程式を、連立方程式のように解く。 例題のように、C2H4の生成エンタルピーを求めたいときは、まず、単体からC2H4を作る反応式を書きます。その式が、与えられた式を何倍して足したり引いたりしたらできるのかを考えます。そして、ΔHもそのとおりに計算します。
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] こっちの方が、良く使われますネ。例題では、C2H4の生成エンタルピーをXとします。ただし、反応式の係数には気をつけましょう。生成エンタルピーは、その物質が1モルできるときの熱です。また、単体の生成エンタルピー=0なのも、忘れないように。
出し方その1 まずは、化学式をつくらなければいけません!炭化水素が完全燃焼した、という文章があった場合は、すべてCO2かH2Oになればよいのです。原子の数が減ったり増えたりしないように、式を作ってみよう!
生成エンタルピーの式を作るときは、その物質が1モル単体から生成すればよいのですから、→の右側は生成物1個、あとは、どの単体をどれだけ使えばそれができるか、考えて式を作ろう。
出し方その2 図に表すとわかりやすいですね。発熱反応ΔH<0ならば、それだけエネルギーを放出するということだから、エンタルピーのポテンシャルは下に落ちます。図の場合、みんな発熱反応ですね。生成物も、反応物も、エンタルピーが下に落ちてるから、発熱反応。ΔH<0です。
でもこの場合は、生成物を作るときのほうが、たくさんエネルギーを放出するから!反応物から生成物を作るときは、その差の分だけ、エネルギーを放出します。だから、反応エンタルピーも発熱反応です。
つまり、ヘスの法則により、どんな道を通っても、出発点と終着点が同じなら、出し入れするエネルギーは同じなのです。
この図では、わかりやすく反応エンタルピー=[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]をあらわしていますね。
言い換えれば、 [反応物の生成エンタルピーの和]+反応エンタルピー=[生成物の生成エンタルピーの和] です。
反応物を作って、反応させるエネルギーと、生成物ができるエネルギーが同じ、と考えるとわかりやすいですね。
ただし、この場合全部下へ向かっているから、全部が-です。
ポテンシャルが上に行くならエネルギーが必要だから、吸熱反応。ΔHは+。下に行くなら、エネルギーを放出するから、発熱反応。ΔHは-。
このページの例では、エチレンが生成するときは吸熱反応です。ΔHは+です。
どちらにしても、生成物の生成エンタルピーの和と、反応物の生成エンタルピーの和を、差し引けば、反応エンタルピーとなります。
やる事は同じなのです。
この場合は、エチレンが反応物ですね。まず、エチレンができて、生成物の方に向かう。赤の経路と、青の経路は同じなのです。
5-20
アニメ「銀河鉄道999」は、オープニングも欠かさずみてました!自分も列車に乗ってる目線で、やがてレールは上に向き、レールがなくなって空に向かう・・・。テンション上がりましたよ!いろいろな星に立ち寄って、それぞれに違った世界や生活があり、まるで、世界中を旅しているような。
謎の美女メーテルは、時として残酷で、優しくて、強くて、まるで女神のような存在。他に類を見ない神秘的なヒロインです。
でも、どの星に立ち寄ろうと、行き先は同じ!アンドロメダなのです。ヘー、スーですか。ヘスの法則。
5-21
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。分子を切断するにはエネルギーがいります!必ずΔHは+で、吸熱反応です。ポテンシャルは上にいきます。
そして、分子から原子を作るときの生成エンタルピーのようなもの、と考えるとわかりやすいかと思います。
逆に、原子から分子を作るときは、安定な状態に落ち着くから、ポテンシャルは下にいくので、発熱反応でΔHは-です。
複数の結合があるときは、すべての結合エンタルピーの和となります。
5-22
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それぞれの結合エンタルピーと、その反応式が与えられている場合、これを解くと2HClができるときの反応エンタルピーが出ます。ただし、2HClができるときなので、HClの生成エンタルピーの2倍となります。
5-23
出し方その2 ややこしいですが、分子を切るときにエネルギーがいるので、原子だけの状態のポテンシャルは高いのです。原子から分子を作るときの反応エンタルピーは、結合エンタルピーと、+-が逆になります。
つまり、P22の図をみたらわかるように、原子の状態から反応物や生成物を作ると考えると、その生成エンタルピー的なものは、結合エンタルピーの矢印と逆になるのです。つまり+-が逆になります。
だから、結合エンタルピーから反応エンタルピーを出したいときは、[反応物の結合エンタルピーの和]-[生成物の結合エンタルピーの和]となり、
生成エンタルピーを使う場合と、反応物と生成物が逆になります。
5-24
結合エンタルピーと生成エンタルピー、混同しないように気をつけよう!
「おそ松さん」は第2編でも出てきますが、昔の漫画「おそ松くん」のその後を描いたものです。6つ子を描いたほのぼの漫画だったのに、大人になったら全員ニートになっていて、衝撃的でした!もし「おそ松くん」のその後を描くとしたら、6つ子の女の子と結婚したり、それぞれほのぼのした家庭を築いて・・・なんて、想像していたのに、現実は思い通りにいくとは限らないんです!
でも6人とも明るい!あせらず、楽しく。人は、何があっても楽しく生きられる、という事を教えてくれました。(受験生にする話じゃないですな!)
天秤の漫画は、前の状態と、落ち着いた状態と出したエネルギーの合計は等しい、という事を表現しました。
5-25
H2O2は、HーOーOーH だから、O-Oを1個とO-Hを2個切ったものが結合エンタルピーの和です。
だから、OーHの結合エンタルピーは2倍するのを忘れないようにしましょう。
OーHの結合エンタルピーを出したいので、2xとして、あとは式にあてはめるだけ!
なお、結合エンタルピーは、同じOーHでも、違う分子なら、違う値になります。
5-26
原子の状態をポテンシャルが高い位置においてグラフを書くと、わかりやすいです。ヘスの法則は成り立ちます。どのような道を通っても、出入りするエネルギーは同じなのです。出発点と、到達点で決まります。
うっかりしがちなのが、黒鉛Cの結合エンタルピーです。単体だけど、自由な原子にするためにはエネルギーが必要です。でも、共有結合とファンデルワールス力が入り混じっているので、これらをひっくるめて、結合エンタルピーの和=昇華エンタルピーとします。
そのへんは、高校化学なので、なあなあで、ほぼ結合エンタルピーとします。
5-27
反応物は黒鉛とH2。黒鉛のエンタルピーは、昇華エンタルピーと表すんでしたね。生成物のアセチレンの結合エンタルピーの和は、炭素の三重結合が1つ、CーHが2つです。だから、C-Hの結合エンタルピーの2倍となります。これらの合計を反応物の結合エンタルピーの和から引くと、反応エンタルピーです。つまり、アセチレンの生成エンタルピーです。
与えられた値を式にあてはめて、炭素の三重結合をxとおけば、計算できます。
5-28
化学反応でなくても、状態が変わればエネルギーの出し入れが起こるので、エンタルピーは発生します。
融解エンタルピー、蒸発エンタルピー、昇華エンタルピーは、分子や原子が自由に動ける状態になる方向に向かうのだから、エネルギーが必要で、だから、吸熱反応で、エンタルピーは+です。
エネルギーをもらえば、元気がでます。ペンこママも、ケーキを食べればやる気でます!
5-29
燃焼エンタルピーはエネルギーを出すので、発熱反応です。エネルギーを出すと疲れて、おとなしくなります。エンタルピーは-です。
ドラゴンボールは、世界的大人気アニメですね!鳥山明先生の本格デビュー作は「Dr.スランプアラレちゃん」でしたが、私は少年ジャンプを買っていたので、リアルでよみました!最初は、それほどぶっとんではいなかったのですが、斬新な個性を感じました。(私が見つけたんだぞ自慢。)ガチャのキャラ消しゴムとか集めました!
その後、ドラゴンボールの世界的ヒット、ドラゴンクエストのキャラデザインと、これほどビッグな人になるとは!世界の鳥山明ですよ。
5-30
生成エンタルピーと溶解エンタルピーは、エネルギーが高い状態になる場合もあれば、低い状態になる場合もあるので、発熱反応も吸熱反応もあります。つまり、エンタルピーが-のときも+のときもあります。
中和エンタルピーは、中和したら安定するので、必ず発熱反応です。つまりエンタルピーは、-です。
ただし、水1molができるときの熱量です。ここは、まちがえないようにしましょう。
5-31
昇華エンタルピーは、固体が気体になるときのエンタルピーなので、融解エンタルピー+蒸発エンタルピーです。
蒸発エンタルピーは、液体が気体になるときのエンタルピーなので、融解エンタルピーはなくて、蒸発エンタルピーだけです。
水はほとんど水素結合でつながっています。水と氷のちがいは、水素結合をしている割合です。メタンは、超低温にすれば固体になりますが、ファンデルワールス力だけでつながっています。極性がないからです。アルコールは、両方でつながっています。
これらのつながりが持っているエネルギーを、断ち切るためのエネルギーです。
5-32
氷は、水素結合がきれいに四面体でつながっています。それは、水分子がいいカンジの折れ曲がった形をしているからです。氷になると、すきまができます。ふつうは、固体の方がキュッとつまって体積が小さいのに、氷は、固体の方が体積が大きいのです。
氷を気体にするには、エネルギーが必要で、融解エンタルピー+蒸発エンタルピーつまり、昇華エンタルピーとなります。
ファンデルワールス力はごくわずかなので、無視すると、氷の昇華エンタルピーはつまり、氷が持つ水素結合のエネルギーの総和という事になります。
5-33
水分子は共有結合をしていない電子対(非共有電子対)を2つ持つので、この部分が、+に傾いた水素を引き寄せて、1分子につき2つ水素結合をします。
酸素の電気陰性度が高いので、水素の電子を引っ張り、+に傾けるのです。→第1編P97
他の水分子とも2つの水素でつながるので、4ヶ所でつながっています。氷は、きれいに結晶を作ってつながりますが、水は水素結合の数が減ります。
メタノールは、非共有電子対が2つなので、2ヶ所で水素を引き寄せますが、+に傾いた水素は1つだけなので、他のメタノールとはここでつながり、3ヶ所でつながります。水素結合だけでなく、ファンデルワールス力も無視できないので、つながりを断ち切るには、2つのエネルギーを断ち切らないといけません。
昇華エンタルピーは、水素結合とファンデルワールス力の合計という事になります。
5-34
物質を溶解させるときは、発熱反応も吸熱反応もありますが、この場合はΔH=+だから、ポテンシャルは上の方へいくのだから、吸熱反応ですね。
比熱cは、1gのものを1度上げるのに必要な熱量で、溶液全体の質量はVd+mだから、
1度変えるためにc(Vd+m)の熱量が必要です。吸収した熱量は1(モル)ごとに26kJなので
m÷Mモルでは26kJ×m÷M。何度変わるかは、これをc(Vd+m)で割ればよいです。
吸熱だから、熱を吸い取るので、温度は下がります。ちょっと混乱しそうですが、熱を加えるのではなく、まわりの熱を吸い取るのです。
5-35
反応速度は、濃度が濃ければ速くなります、ぶつかる確率が高くなるからです。
AとBのものがぶつかるとき、Aが2つになれば、Bとぶつかる確率は2倍になります。Bも2つになれば、2つに増えたAと、それぞれぶつかる確率が増えます。このとき反応速度は、AとBの濃度の掛け合わせに比例します。
同じものが2つぶつかる場合は、相乗効果で濃度の2乗になります。
5-36
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。
5-37
触媒も、活性化エネルギーの山を低くする働きがあるので、反応速度定数kを変え、反応速度を速くします。山を乗り越えても、
反応物と生成物のエンタルピーは、変わらないので、反応熱(反応エンタルピー)は変わりません。
イモトはコメディアン兼冒険家で、キリマンジャロやモンブランなどに登頂してすごかったですね!元気をもらいました。
「マギ」に出てくるウーゴくんは、アラジンのランプの精のように、笛から出てきて何でもやってくれる魔人ですが、たいていは頭が笛に入ったままです。たまに出てきたら、超イケメンです。ていうか、山を低くするのはありがためいわくですな。
5-38
他に反応速度を速くする因子は、接触する表面積。亜鉛を酸に溶かすとき、板よりは粉の方が速く溶けます。固体なので濃度は関係ないですが、表面積と反応速度は比例します。教科書にはないですけどね。
あとは、光です。酸素は、紫外線で原子に分離します。熱が分子にエネルギーを与えるのと同じように、光のエネルギーを与えて、活性化エネルギーの山を越える分子が増えるからですが、
熱は、分子にパワードリンクを与えてがんばらせるのに対して、光は、分子に直接入り込んでパワー分子に改造してしまう!みたいなイメージです。
特に紫外線は波長が短く、エネルギーが高いので、酸素分子の結合は耐えきれず、切れてしまいます!
5-39
この問題はaとbがいくつかわかれば、楽勝ですね。
[A]が10倍ならvが10倍になるのだから、a=1
[B]が10倍ならvが100倍になるのだから、b=2です。
5-40
何段階もの反応があるときは、反応速度は1番遅い反応に支配されます。これを律速段階といいます。
1ヶ所渋滞しているところがあれば、他の道路でどんなにすいすい進もうと、そこの速さで目的地に着く時間は決まってしまう、のと同じです。
何段階もの反応があるときは、反応速度は1番遅い反応に支配されます。これを律速段階といいます。 1ヶ所渋滞しているところがあれば、他の道路でどんなにすいすい進もうと、そこの速さで目的地に着く時間は決まってしまう、のと同じです。
第5編 P47 ダイヤモンドの結晶格子(2026.2.25更新)
第1章 金属 P7–11 はじめに
このおぼえかたは、どっかに載って(2025.7.3 更新)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。 日本の高度成長期時代、別れる女性がルビーの指環を返そうとするのに、「俺に返すつもりならば捨ててくれ。」くー!カッコいいー!グラサンかけながら。 ルビーをクールにいらないぜって言えちゃう時代、また来るといいですね~。
「壊れかけのRadio」も、悩める少年の心を歌った名曲です。せつない歌声がきゅんとして、護ってあげたい!永遠の少年、徳永英明さんファンです!コンサートも行きました。テヘ。客席のおばさんたちが一体。となって、この歌をいっしょに歌います
「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。
「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。
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。