第６章 その他の基礎知識 ① 分離
分離方法
金属イオンの分離は、沈殿を使います。P４１でやりましたね！ 芳香族の分離は、酸か塩基か中性かを使います。イオン化してない芳香族はエーテルに溶けるので、酸性のものと反応してイオン化し、水に溶けるようになれば、塩基性。塩基性のものと反応すれば酸性。どっちも反応しなければ中性です。 中性はトルエンかニトロベンゼンのどっちか、塩基性はアニリンくらいしか出ません。 でも、酸性の芳香族はいろいろあるので、さらに区別するには酸の強弱を利用し、弱肉強食の法則を使います。詳しくは第３編で。
第６章 その他の基礎知識 ② 同素体
同素体
同素体はスコップでさがせ、は有名な覚え方です。つまり同素体を持つものは、S、C、O、Pです。 酸素O2の同素体はオゾンO3です。すぐにO2になる、O2よりも強い酸化剤なので、殺菌に使われます。エアコンの洗浄や空気清浄機に使ったりしますが、少しにおいがします。 ダイヤモンドと黒鉛は、Cの同素体です。同じCでも、全然ちがいますネ！ダイヤモンドは四面体でがっちり結晶を作っていますが、黒鉛は六角形がつながる平面。電子が余って自由電子になるので、シャーペンの芯は、電気を通すのです！ フラーレンC60は、比較的新しく発見された同素体です。サッカーボールのような形をしています。ボールの中にいろいろな原子を入れると、いろいろ活用ができそうです。 カーボンナノチューブも、同種の同素体です。六角形のシートを球状に丸めたものがフラーレンなら、筒状にしたものがカーボンナノチューブです。とても強い繊維状となり、熱伝導性を持つので、これも様々な活用が期待できます。
第６章 その他の基礎知識 ② 同素体
Sの同素体
Sの同素体は、斜方硫黄、単斜硫黄、ゴム状硫黄です。ゴム状硫黄は、高純度なら黄色い、と高校生が発見して話題になりましたが、厚みがあったり劣化したりすると、やっぱり茶色っぽいそうです。斜方硫黄と単斜硫黄は、性質が似ています。S8で結晶を作るし、CS2（溶剤の一種）に溶けます。S8もCS2も非極性なので、似たもの同士は溶けるのです。そこで、ゴム状硫黄を取り除く事もできます。 単斜硫黄とゴム状硫黄は、ほっておくと斜方硫黄になります。単斜硫黄、ゴム状硫黄になるのはエネルギーが必要なので、ほっておけばエネルギーを放出して、安定な形になるのです。
第６章 その他の基礎知識 ② 同素体
Pの同素体
黄リンP4と赤リンPは、同素体です。黄リンは四面体形です。四面体というと安定そうですが、ゆがんだ四面体なので、不安定です。黄リンは自然発火してキケンだし、有毒です。キケンの黄です。昔のマッチは、黄リンが使われました。昔は、黄リンの方が鉱物などから手に入れやすかったのですね。箱とかなくても、こするだけで火がつきました。マッチ売りの少女は、持ってたマッチをこするだけでごちそうが出てきたので、黄リンのマッチですね。 今は、箱の側面に赤リンが使われています。アンゼンのアカです。 黄リンはほっておくと、安定な、網目状の赤リンになります。
第６章 その他の基礎知識 ③ 結合
結合
イオン結合は、イオンどうしがくっついたもので、代表的なものはNaClつまり塩です。Na+とCl−が交互に重なったかたまりです。 金属結合は金属の原子どうしを、自由電子が自由に飛び回ってつなげています。 共有結合は、お互いにｗｉｎｗｉｎの状態でつながっています。ひとつの電子殻にはいれる電子数は決まっていて、（２n2）最大にはいった状態が１番安定なので、一つだけ少ないと電子を呼び寄せようとします。お互いに１コずつ共有していることにすれば、お互いに安定でｗｉｎｗｉｎなのです。 ２コ３コ足りないときも同様です。２コのときは二重結合、３コのときは三重結合となります。
第６章 その他の基礎知識 ③ 結合
結合２
分子と呼ばれるものは共有結合なので、気体はみんな共有結合です。（ただし、貴ガスは結合していないので分子じゃないです。） ダイヤモンド、石英などは共有結合で結晶を作っています。ダイヤモンドは四面体でがっちりかたまっているので、固いのです！余分な電子がないので導電性はありません。黒鉛は平面だけが共有結合で、平面どうしはファンデルワールス力でつながっているので、弱く、はがれやすいです。 石英ガラスは結晶でなく、アモルファスです。共有結合ではありますが、急激に作るので結晶になりません。 石英は、自然界でゆっくりと結晶化したものです。
第６章 その他の基礎知識 ③ 結合
分子結晶
分子結晶は、分子間の相互作用だけで結びついて結晶になったものなので、結合力はとても弱く、すぐに気体になります。つまり昇華します。 I2とCO2はファンデルワールス力だけでくっついているので、特に弱いです。I2は昇華の実験で使いますね！CO2の固体は、つまりドライアイスです！すぐにモクモク昇華しますね！ H2Oの固体つまり氷は、水素結合で結びついています。昇華性もあります。でも、純粋なものは、導電性はほとんどないです。 水の場合は、わずかにOH−やH+があるので、わずかに通電しますが、純粋なものは、やはり導電性はほとんどないです。水道水などは、イオンなどの不純物があるので、よく電気を通します。
第６章 その他の基礎知識 ③ 結合
電子式
共有結合は、電子式というもので表す事ができます。 共有してない部分の２つの電子は、非共有電子対といいます。二重結合の場合は、４つの電子をまとめます。
第６章 その他の基礎知識 ④ 水素化合物の沸点
水素化合物の沸点
水素化合物は、低温にすれば液体になったり固体になったりしますが、分子どうしはファンデルワールス力で結びついていあるので、分子が大きいほど引き合って、沸騰しにくくなります。 でも、１５，１６，１７族は、１番小さいものだけは水素結合をつくるので、沸点が高くなります。
第６章 その他の基礎知識 ④ 水素化合物の沸点
水素結合
なぜなら、N．O．Fは電気陰性度がとても高いので、Hと共有結合をしてもーにかたむきます。 電気陰性度とは、電子を近づける力で、N．O，Fは 原子核と外側の電子殼の距離が近いので、電子を近づけやすいのです。 ところがHは、原子核に＋が一個しかないので、電子を引きよめる力が弱いです。だから＋にかたむき、ーにかたむいたN，O、Fとも引き合います。 これが水素結合です。
第６章 その他の基礎知識 ④ 水素化合物の沸点
Cが水素結合をしないわけ
でも、Cだけは四面体上をHが、がっちり固め、水素結合をしないので沸点は高くなりません。しかしその前に、Cは電気陰性度がそれほど強くないので、極性が相殺されるため、そもそも＋にはあまりかたむきません。どちらにしても、水素結合はしません。 水分子は水素結合がうまーくできるので、結合力が強く、沸点はひときわ高く、表面張力も高く、水玉を作ります。 氷より水の方が体積が小さいのも、そんな理由です。フツーは逆ですね。氷はがっちり四面体でつながるのですきまができ、体積が大きくなるのです。
第６章 その他の基礎知識 ④ 水素化合物の沸点
Cが水素結合をしないわけ つづき
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第６章 その他の基礎知識 ④ 水素化合物の沸点
おまけ
解説ありません
第６章 その他の基礎知識 ⑤ 元素と原子の豆知識
地球で多い元素
地球で多い元素は、地殻なら １位＝O ２位＝Si。なぜなら、岩石の成分はSiO2 石英だからです。（正確に言えば、石英を含めたケイ酸の鉱物です。）殼（コア）中ならFe。マグマは鉄です。重いので中心に集まるのです。 原子の大きさは ０.１×１０−9＝１０−10 m おぼえかたは、あとででてきます。 宇宙戦艦ヤマト大好きでした。イスカンダルというはるかかなたの星をめざし、戦艦が宇宙を飛ぶ！ロマンでしたねー。 ところで仙台みやげといえば、萩の月！ベタすぎて他に工夫はないのか？と言われますが、だっておいしいんだもの。
第６章 その他の基礎知識 ⑤ 元素と原子の豆知識
イオンの半径１
イオンの半径は、＋とーが引き合う、＋と＋、ーとーは反発しあうで、説明できます。 まず、同族ならば、電子殻が雪だるま式に大きくなるのはあたりまえ。同じ電子配置ならば、原子番号が大きいほど小さいです。原子核の＋が多い方が、電子を引きつけるからです。
第６章 その他の基礎知識 ⑤ 元素と原子の豆知識
イオンの半径2
陽イオンになった場合は、電子殼がひとまわり小さくなるのだから、当然小さくなります。 陰イオンになった場合は、ーがこみあうので、ーどうしが反発して、大きくなります。