基礎中の基礎は対応できる化学基礎！
15
461
0
高校1年生
1～22P→物質の成分と元素
22〜39P→原子
39～63P→化学結合
63～84P→化学に関する計算
84～110P→酸・塩基
110～125P→酸化・還元
他の理科基礎は関連ノートから､､､
ノートテキスト
ページ1:
基礎中の基礎は対応できる化学基礎! これがある程度できたら 本当の基礎中の基礎は解けるようになります 定期試験レベルであればよっぽど意地悪な問題を出されない限りちゃんと戦えるレベルに作 りました! おそらく高校入ったら科にも寄りますけど1年生か2年生で化学基礎を習うと思います なので、 予習したいなとかあるいは化学基礎が不安だから、 これだけで固めたいなみたいな方にお勧め してます 後は、理科検定の化学2級対策としても使えると思います あとこっちは出来る限りわかりやすさ重視でやってます そのため、ふざけた例とかがめちゃく ちゃ多いです。それが嫌な方は見ることをお勧めしません。 そして中学生がこれを見てることも想定して、 理科がちょっと不安だ。 よって言う方も多少はわ かるように作ってあると思います。 ※発展内容があります この発展内容に関しては化学で習うところと化学基礎で習うところが分 かれている可能性があるのでその教科書の内容ごとにやるかやらないか決めていただけると ありがたいです 基本的に問題に関しては、提供されたものを許可を取って使っております (匿名にしてほしいと 言う声があった場合は、名前は書いておりません。) 全部の問題がもらったような問題です 第1章 物質の成分と元素 物質の成分と元素① 物質の分類 元素と単体の見抜き方 これ化学基礎で1番最初にやる内容ですが、 一部中学生でも同じことをやってます 単体と化合物と混合物の区別ちゃんとつきますでしょうか? まず、世の中の物質は大きく2つに分けることができます 純物質と混合物 純物質ってのは、 純粋な物質って昔言ってたものです さらに、この純物質ってものを分けると単体と化合物に分けられるわけですよね つまり、これを図にするとですね
ページ2:
物質 純物質 混合物 単体 化合物 こんな感じになるわけですよね そしたらまずは単体と化合物の違いについてから攻略していきます 単体は1種類の元素からできている物質 化合物は2種類以上の元素が結びついてできている物質 元素は、物質を構成している基本的な成分なんだこんな感じです 単体の例を挙げると、 水素分子H2とか鉄Feとかね それに対して、化合物の例を挙げてみます 水H2Oとか塩化ナトリウムNaCl などが挙げられますよね 化学式 皆さん大丈夫ですよね 物質を原子の記号で表したものです。 この原子の記号のこと を元素記号って言いますね。 どの元素が何個ずつ結びついているのかを示します 元素記号は元素を大文字アルファベット1文字もしくは大文字+小文字で表現したもの Na ナトリウムですが、 大文字と小文字ですよね H 水素ですが、 大文字1文字です 単体は、 化学式で表現した場合に 化学式の中の元素記号は1種類であるよ 逆に化合物に関しては、 化学式の中の元素記号は2種類以上あるんだよ 水素分子は水素だけだよね でも水は水素と酸素っていう2種類あるよね こういうことです そして、化合物に関しては熱分解とか電気分解などをすれば単体にすることだってできるわけで す 皆さんは中学生の時習ってますね 酸化銀を熱分解してあげたら、 単体の酸素と銀に分解される 塩化銅水溶液に電気を流して電気分解してあげると、 単体の銅と塩素に分解される
ページ3:
忘れてる可能性もあるので、 分解の意味も抑えておきましょうね 分解は単に物質が分かれればいいわけじゃない 1つの物質が性質の異なる2つ以上の物質に 分けられることでしたよね 化学反応式の書き方は、だいぶ後でやります 酸化銀 2Ag204Agte2 化合物 単体 単体 塩化銅 Cuch Cu Cut Cla 化合物 単体 単体 こんな感じでしたよね そして、純物質について覚えて欲しい性質として性質が均一であること この性質って具体的なものを挙げると融点とか沸点とか密度とか色とか匂いとかこれ以上あ げたらキリがなさそうなので、この辺にしておきますね では、皆さん、これも復習ですね 融点と沸点って何でしたっけ? また水の融点と沸点ってどれ ぐらいだか覚えてますか? まぁ、すぐ答えを言っちゃいますが 融点は、固体から液体に変わるときの温度 ここで必ず溶けるというわけではなく切り替わると きの温度 ターニングポイントって感じですね 沸点は液体から気体に切り替わるときの温度 沸騰するときの温度です 水の場合は融点は0℃ 沸点は100℃ですね そしたら今度は混合物についてやっていきます 混合物... 2種類以上の純物質が混ざり合った物質 例を出すと 空気とか食塩水とか海水とか 空気も窒素とか、酸素とか二酸化炭素とかアルゴンとかいろいろあるじゃないですか 海水も塩分だけで見てもね 塩化ナトリウムとか、 塩化マグネシウムとかいろいろ混じってるんで すよ
ページ4:
さて、 化学式で表すとどうなるでしょうか といってもできないんです 酸素とかだったらできるよ。 でも 空気を例にとってやってみるとい ろいろなものが混じってるじゃないですか こいつらをまとめて一概に化学式にしようとしてもできません だから、 混合物は化学式に直すこ とはできないと思っておいてください。 そして、混合物のもう一つの特徴 化学反応を起こしているわけではないので 成分の性質はそのまま残るから 混合比率 つまり 混ぜる割合によって性質が変化する やっぱり、空気を例に出しますね 酸素ってどんな物質ですか ものを燃やすのを手伝ってくれる助燃性 (支燃性) の性質がありま す つまり、空気中に酸素が多ければものは燃えやすくなりますよね 逆に少なければ燃えにくくな ります。 そしたら次は結構な人が苦手としている元素と単体の区別をやっていきます 元素は物質を作る基本的な成分 単体は純物質の中でも1種類の元素からなるもの 文脈から判断しろ、どちらかというと国語みたいな問題です まずは、いくつかテクニックとして文脈から判断する方法を教えます 元素は概念で単体は実際にあるもの ナトリウムは水と激しく反応する 銅は赤褐色の金属である 窒素の沸点は-196℃である ①このような文章において、 ナトリウムとか銅とか窒素に関しては リアリティーという言葉でまとめちゃいますけど反応とか色とか温度みたいなものがあるじゃな いですか 元素は概念だからこういうものないですよね つまりこれらは単体と判別することができます。 性質とか状態があれば単体です ②そして、英語が得意な人はThe をつけてみてください 単体はThe oxygen あの酸素の粒だみたいに言えます 元素はOxygenとなりますね ③ 後々、同素体って言葉をやるんですが 同素体ってワードがあればこれは必ず元素です。 同素体、 軽くだけ先に言っときますと ダイヤモンドと黒鉛は、 炭素の同素体である この炭素は、 元素の意味合いで用いられていますが 同素体の定義って言うと 同じ元素からできている、 性質の違う単体の事なんです ④そして、これはあんまりためにならないと思います。 異常事態シミュレーションって方法です
ページ5:
どういうことかって言うとそれを100%の純粋の塊としてみる 鉄を加熱する 鉄の塊を焼いてる感じですよね いたって普通のことです。 この普通の時は単 体だ 血液に鉄が含まれる 血液の中に鉄の釘とかが入ってるんですよ 異常事態ですよね。 こんな 時は元素だ。 ⑤後は実際に手で触れられるか触れられるものであれば、単体だし、 触れられなければ元素で ある ⑥相性がいい動詞 単体と相性が良いワードは発生する 合成する 作る 反応する 吸う 吐く取り入れる ~色 の 沸騰する 溶ける 元素と相性が良いワードは含まれる 含有する 構成されているからできている 〜の成分 である 〜の同素体である 〜の〇%を占める 相性が良いってだけであって、 必ずこうなるとは限らないけど、これで6割くらいは解決するんじゃ ないかなと思います そしたら演習問題をやってみましょう 次の下線部の言葉は、 元素と単体のどちらの意味で用いられているか ① 呼吸によって酸素を体内に取り入れる。 ②水を電気分解すると水素と酸素が発生する。 ③骨にはカルシウムが豊富に含まれている。 ④ アルゴンは空気中に約0.9% 含まれている。 ⑤ 二酸化炭素は炭素と酸素からなる化合物である。 では、いろいろテクニックを駆使して解いていきましょう ①酸素 取り入れるって何と相性が良かったですか? 単体ですよね。 私たちが実際に吸って生きてるのは実際に触れることができる酸素ですよね 触れることができ るのは単体ですよね。 つまり、これ単体になります ② 水素発生する これは単体と相性が良かったですね。 発生した気体に火を近づけてあげると 軽い爆発みたいなのを起こしますよねこれは特有の性質のものが存在している証拠になるの で、単体になります つまり、これ単体ですね ③カルシウム含まれているは元素と相性が良かったですね もし、これが単体だとしたらレントゲンを撮るまでもなく、 骨は銀色だ カルシウムは、銀色の金 属ですからね 違いますよねて事はこれ元素となります
ページ6:
④ アルゴン 含まれていると書いてあるから、元素かと思いきやですよ そしたら、異常事態シミュレーターをやってみましょうよ 空気を冷やしていくとですね アルゴンが液体として得られるわけです。 取り出せるということは 最初からアルゴンという実体があるわけですよね よって、これは単体です ⑤酸素 ~からなるこれは元素と相性がいいですね。 二酸化炭素の中に、 酸素がそのまま残っているわけではなくて 酸素という種類が組み込まれて いるだけですので よってこれは元素になります 物質の成分と元素 ② 状態変化 ここでまずこれも中学校の復習です 物質の三態... 物質が取る3つの状態の事 この3つの状態とは、 固体と液体と気体ですよね そして、この3つの状態においての粒子の動きっていうのもみていきます 状態変化... 物質の三態 (固体・液体・気体) が互いに移り変わることこの物質の状態って温度と か圧力によって変化したりしますからね この状態変化は、 物理変化の1種なんです 物理変化と化学変化を見抜く方法は必ず見抜けるとは言わないけれども、こうやって自分の心 の中に問いかけてみてください 「見た目は変わったけど中身を無理矢理でも元に戻せるかな?」 戻れば物理変化である可能性が高く 戻らなければ、 化学変化である可能性が高いです そもそも物理変化ってなんですかっていう話なんですけどね 物質を構成する粒子の並び方とか、 運動の状態が変わるだけで 粒子の組み合わせは変わらな い変化だよね 冬の朝、窓とかに結露がありますよね 空気中の目に見えない水蒸気が冷たい窓ガラスに冷やされて 液体になった 戻せそうじゃないですか? 鉄をプレスして、 平たくさせたり(展性) 細く伸ばしたり(延性) 後は、岩石を砕いたりすると岩石との成分は変わりませんよね 基本的に成分が変わらない変化は、 物理変化と捉えていただいて結構です だいぶ簡潔に言いますと 状態が変化するだけであって、 物質そのものは変わらない変化が物 理変化です。 対して化学変化ですね
ページ7:
中身はそのままで見た目とか状態が変わる物理変化とは違って 物質そのものが別の物質に生まれ変わる変化が化学変化です 氷を温めて水にしたところで、 結局は変わらないから、これは物理変化ですよね 水を水素と酸素に分けたらどうですか 中身が変わってますよね。 こういう違いがあります だから、物理変化は化学式は変化しないけど 化学変化は化学式が変化するんです だいぶ話が逸れましたね 固 気 蒸裂 融解 縮 (気化) 凝固 液 For これで言うと、赤い線が加熱を表していて青色の線が冷却を表しています これそれぞれの用語を覚えてもらいたいわけですね 固体を加熱して液体にすること、、、 融解 液体を冷却して固体にすること、、、凝固 液体を加熱して気体にすること、、、 蒸発 (気化) 気体を冷却して液体にすること、、、 凝縮 (凝結) 固体から液体を経由せずに気体になること、、、 昇華 気体から液体を経由せずに固体になること、、、 昇華 (凝華) 蒸発と沸騰の違いって皆さん区別できますか? 液体の表面から溶媒の分子が気化するのが蒸発 水溜まりの水が少しずつ減るっていうのも服を干すと乾くっていうのも 表面の分子なんですよそしてこの蒸発の特徴は常温でも起こるってことです 服が100℃になって、 表面の水分がブクブクし出してってことはないですよね 対して、沸騰は液体全体から分子が気化する 例えば、鍋でスープとかを煮立てるときスープの液体全体から蒸気が出て沸騰しているわけで す だから、 蒸発とは違って、目で見たときにぶくぶくしてます
ページ8:
だから、 皆さん沸点という用語がありますけど後で詳しくはやるんですけどね 蒸発するときの 温度ではなくて、 沸騰するときの切り替わり点ですからね 話がだいぶそれましたそして状態変化は物理変化ですよ 水って固体だったら氷 液体だったらそのまま水 気体は水蒸気って言いますが こいつらの正体って結局全部 水でしょ 状態は変わってるけど、その水という事は変わってないわけですよ だから物理変化ですね。 そしたら、それぞれの粒子の状態ってどうなってますかね? 常に基本的には粒子って運動しています この温度による粒子の運動のことを熱運動と言いま すね 粒子には、運動エネルギーが働いているから、 粒子は温度に応じた運動をしているんだってこと です 温度が高いと、エネルギーが大きいから粒子の運動は激しくなるし、 逆に温度が低ければ、エネルギーは比較的小さめなので、 粒子の運動は鈍くなりますよね そしたらもう一つ関連する話で拡散の話をしていきます 少し入れる ただの水 靚の絵の具 を溶かした水 こちらの絵ですが、 めちゃ下手ですね こちら青色の絵の具を溶かした水 がっつり濃い青色になってます そして、何の変哲もないただの水に少しだけ、 この絵の具を溶かした水を入れてあげます そうすると、若干色が薄まって均一になったやつが出てくるんですよ これ何が起こっているかって言いますと 入れたところから時間とともにどんどん広がっていったんですね 濃度勾配に従って濃度が高いところから、低いところに向かって自然と広がっていったんです
ページ9:
実際にはこれ熱運動です このような感じで 粒子が熱運動によって濃度勾配に従い自然に流れる現象を拡散といいます 皆さんの家の間取りはよくわからないんですが玄関に行くとカレーの匂いがするなぁみたいなこ とありません? キッチンで台所でカレーを作っているのを、 実際に見たわけでもないのに匂いだけでカレーか なって。 匂いの分子が熱運動して 拡散して部屋中に広がっていってやがて、 それが玄関まで来た みたいな感じです ちょっとこれも重要だったので話しましたけど、一旦モデルの話に行きます この一つ一つの丸は、粒子だと思ってください こんな感じであります 固体は規則正しく並んでいて、 軽く振動している程度 液体は粒子が、互いにすれ違える程度には自由に動ける 配列はある程度ばらつきがある かなって感じ 気体はほとんど規則性がなくてバラバラで粒子が自由に激しく動くわけです 物質の状態って温度と圧力っていう2つの要因によって決まるんですが地上で生活している以 上圧力ってほとんど変わらないから、基本的に状態変化は温度に着目して考えていくことになり ます。 粒子に働く力については粒子の間の引力と運動エネルギー この2つがあるこの2つの力に 至っては、どんな粒子にも働いてるわけです この2つのエネルギーの大小の関係性によって物質の三態って決まるんです
ページ10:
くっつきたい 離れたい この2つはそれぞれ矛盾してるんです 粒子の間の引力のエネルギー>運動エネルギー→固体 粒子の間の引力のエネルギー≒運動エネルギー→液体 粒子の間の引力のエネルギー<運動エネルギー→気体 そしたら次は状態変化と温度変化のグラフの読み取りをやっていきます 温度 時間 もう固体とか液体とか気体って書いちゃいましたけれども グラフの大体の形はこんな感じになります 固体をずっと加熱していくと 温度は上昇していきますよね でもある温度に差し掛かったところ で液体に変化し始めて、保たれるようになりますね これが固体と液体の間の所 液体と気体の間にも似たようなフェーズがあるわけですよ 液体に熱を加えていくと、 液体の温度が上昇して、 液体内部から気体が発生するいわゆる沸騰 ですよね。 先ほど蒸発と沸騰の違いについてやったので、大丈夫だと思うんですけど 蒸発じゃないよ そしてやっぱりここも温度が一定に保たれるようになります ここでさっきのグラフに少し重要な言葉を書き入れてみますね
ページ11:
FFF 温度↑ 書いてみました この地点の温度を何と呼ぶか て言う話なんですが、書きましたけど沸点と融点ですね この固体と液体の間で、一定に保たれているフェーズの温度を融点 そして液体と気体の間で一定に保たれているフェーズの温度を沸点といいます 時間 固体から液体に切り替わるときの温度が融点で 液体から気体に切り替わるときの温度が沸点ですね そしたら変わらないところの正体は何なのか 実は固体から液体に変わることをなんて言いましたっけ? 融解ですよね。 この融解の途中な んです。 つまり、この状態は固体+液体の状態ってなります だから、両方ともが共存しているって感じですね 液体と気体の間は沸騰中となります つまり液体と気体が共存している状態なんだ この2つのフェーズにおいては、加熱はしてるんだけど変わりない そしたらなんでここは温度が変わっていないのか この話になると、 化学基礎の話から脱線しますのでほんとに軽くだけ説明します。 加えた熱が全て状態変化のためだけに使われるからです この段階を経て液体とか気体になる わけです。 この物質が状態変化をするときに出入りする熱があるんです この熱を潜熱といいます 温度を変えることなく状態変化のためだけに使われる熱は潜熱 ちなみに、ちょっと+ αの話として 今は加熱した場合のお話をしましたが 冷却した場合の話も少ししておきます
ページ12:
液体を冷却してあげると、 温度はどんどん下がっていき、 ある温度に達すると固体に変化し始め ます 液体が固体になる変化は凝固って言いましたよねこの凝固が始まる温度を凝固点といいます 純物質の場合、 凝固点と融点は一致しますね そして、やっぱり気体を冷却していくと、温度が低下して液体に変化します だから凝縮ですから この温度を凝縮点と言いますね 凝縮点と沸点は一致します まとめると、、、 温度↑ 十 消点 融点 時間 最後に昇華に関連するものとして 固体から気体になる 気体から固体になる 加熱にしても、冷却にしても液体を経由せずにこのような状態を取るのを昇華と言いました この丸暗記でいいんで覚えてください 昇華しやすい物質はドライアイスとナフタレンとヨウ素 の3つが出てきたら、 大体昇華が絡んでるんだなって思っといてくださいね 余裕がある人はパラ ジクロロベンゼン。 これも覚えられるといいですね。 こういうことになります 物質の成分と元素 ③分離方法 そしたらここはとりあえず覚えることが多いどういった状況でどのような物質の分離をすればい いのかちゃんと判断をつけてもらいたい 混合物の中の純物質の性質によって、 ちゃんとした分離の方法を選択できるかと ここで覚えてもらいたいのは濾過 蒸留 分留 再結晶 抽出 昇華法 クロマトグラフィー 実験の操作方法みたいなものを1個1個解説していきます まずそもそも分離って何でしょうか?
ページ13:
分離……混合物から目的の純物質を取り出す操作の総称 濾過液体と固体の混合物を濾紙を使って、 液体と固体を分離する方法 これは皆さん1回使ったことあるんじゃないですか? 使い方の注意点は大丈夫だと思いますけど、 やっていきますね ガラス棒 ピーカー 3液 漏斗 ・3紙 こんな感じですね 絵が雑なのはちょっと許してもらいたいですが。 手順としては濾紙を4つ折りにして、それを円錐状に開いてあげるこれを漏斗にはめ込んで水 をかけて漏斗と濾紙を密着させてあげます そしたらこれで準備完了なので、 溶液を漏斗にゆっくり注いでいきます ただ、ここで注意点4つありまして
ページ14:
注ぐ側の溶液、つまり濾過する側の溶液に関しては、ある程度は放置しておいて固体を沈殿させ ておいてから、上澄みから濾過して行きます →先に固体が付着すると濾紙の目が塞がるから 濾過にかかる時間がめちゃくちゃ長くなります ろ過する側の溶液に関して 漏斗に注ぐ際には、ガラス棒を伝わらせること →濾過する溶液が、 周囲に飛び散らないようにするため 漏斗の先端は、 ビーカーの内側の壁 (内壁) につけておく →漏斗の足なんて表現をしたりしますけどね 濾液が途絶えることなく流れ落ちて 濾過の速度 が速くなるからですね 濾過する溶液は、最大で濾紙の八分目程度の高さまで入れる →溢れるのを防ぐため この4つの注意点とやり方さえ覚えてしまえば 濾過の問題はある程度対応できます 固体の物質に関しては濾紙の上に残るわけです そして、 液体の物質に関しては濾紙を通過し て、下に濾液として残るわけです 蒸留 混合物の中のそれぞれの純物質の沸点の差を利用して分離する方法 これも中学校の頃やってますよね 水とエタノールの混合物からエタノールを分離する なんで分離できるのかって言ったらエタノールと水の沸点は違うから エタノールは約78℃ 水は約100℃ エタノールの方が沸点が低いからその混合した液体が沸 騰したときに先に出てくるのはエタノールですよね これを取り出して冷やして分離したんですよね そして教科書ではおそらくこのように書かれてます 蒸留とセットで出てくるもの 留混合物の中のそれぞれの純物質の沸点の差を利用して分離する方法 はい 蒸留と原理とか何も変わらないんですよ では、蒸留と分留の違いって何なの? って言ったら 蒸留は取り出したい目的の純物質が1つなんです 沸点の違いを利用して気化させて、冷却して液体に戻す 分留は取り出したい目的の純物質は、2つ以上 やっぱり、 沸点の差を利用して段階的に気化とか冷却を繰り返していくんです 分留について少しやっておく 原油からガソリンとか灯油とか軽油とか重油とかそんなの段階的 に取り出したい 取り出したい目的の物質は2種類以上ありますよね だから、こういう場合は分留を使っていくんです 仕組みとしては、基本的に同じなんだけど、取り出したい物質の数によって使い分けてください よってことです
ページ15:
温度計 アダプター ↓ 枝件も フラスコ こんな感じのやつを使います リービッと 冷却器 沸騰石 そしたら、 実験の注意点みたいなものをやっていきますね ①まず、 枝付きフラスコの丸っぽいところこの枝付きフラスコに入れる液体の量は、 容積の半分 以下になります →溶液を入れすぎると、 沸騰した際に枝のほうに液体が入ってしまい、リービッヒ冷却器のほうに 行ってしまうため ② 枝付きフラスコを加熱するときに金網を敷くこと →直接加熱してしまうと、ぶっ壊れる可能性があるから ③沸騰石を入れる →液体の突沸を防ぐため ここで一旦復習しておきましょうか
ページ16:
突沸ってなんでしたっけ? 突沸は溶媒の中の気泡が原因です 容器の壁面とかに付着している場合が多くて 一度煮沸処理を行いました そうすると異物の付着がなくて、凹凸の少ない容器を用いた場合 は、やっぱり沸点に到達しても、 沸騰しないことがあるんです この状態を過熱と呼びこの状態 がずっと続いて限度を超えてしまうと、急に大きい気泡を出して激しい沸騰を見せるんです この 現象を突沸と呼びます 激しい沸騰だから、 高温の液体が周囲に飛び散らされるから 危険 話がそれました ④ 枝付きフラスコに温度計をセッティングしておきます そこで 温度計の球部 (温度を測るとこ ろ)の位置は枝付きフラスコの枝の位置です ここでよく勘違いが起こるのは 枝付きフラスコの液体に温度計をそのままジャボーンってぶっ刺 してしまう人がいます これは間違いですからね 温度計は、液体の温度を測るためではなくて出てくる気体の温度を測りたいわけですから ⑤出てきた気体を冷やすときにリービッヒ冷却器というものを使います これによって出てきた気体を冷やして液体にするんです 実際にリービッヒ冷却器の中に水道水を流して冷やすんです そして、斜めっていますねリービッヒ冷却器に水を流す向きは上から下あるいは下から上 どちらでしょうか? 答えは、下から上です 上から通しちゃうと、水がただただ流れて、いっちゃって周りに水が溜まらんから 全く持って気体 が冷やされないわけです ⑥アダプターと受け器は密封してはいけない 脱脂綿とかアルミホイルなどで、 軽く蓋をする程度でいいんです 仮に密封してしまった場合 蒸気が逃げられなくなって内部の圧力がどんどん上がっていって 装置がぶっ壊れます そしたら次行きますね 昇華法 昇華しやすい物質を分離する方法 昇華は先ほどから何回か出てきてますが、大丈夫ですね これを利用した方法が昇華法 固体から液体の状態を経由せずに気体あるいはその逆も含みますよね さて、先ほど丸暗記でもいいから覚えろと言いました 昇華しやすい物質3個 ナフタレンとドライアイスとヨウ素 そして余裕があれば覚えろって言ったパラジクロロベンゼン。 特に3つ覚えてくれれば十分だと思います ドライアイスとありますが 何の固体だか 大丈夫ですよね 二酸化炭素です。 ヨウ素と砂の混合物 ゆっくり加熱すると ヨウ素は昇華 (固体 気体)します この得られた気体を冷却してあげることで純粋な固体を得ることができるよね
ページ17:
これだけです では、次行きますね 抽出... 目的の純物質を溶媒を用いて溶かし出して分離する方法 皆さんが知ってそうな身近な例とかで言ってみると お茶とか紅茶とかコーヒーあたりか それにお湯を注いであげるとお湯に溶ける成分とかが溶け ますよね 香りがついたりとか色がついたりとかまさにこれが抽出なんですよ 分液漏斗などの道具がありますね 抽出に用いる溶媒とかは、分離した物質をよく溶かして、 それ以外の物質は出来る限り溶かさな いものを選ぶことが大事です 次行きますね 再結晶 固体の溶媒への溶解度が温度によって異なることを利用して、 固体同士の混合物から 取り出せたい目的の物質を結晶として分離する方法 これも習ってると思うので大丈夫ですね 溶解度ってなんですか? ある温度において、溶媒100gに溶ける溶質の質量ですよね ほとんどは、温度が高い方が溶ける量は多くなりますよね 水に溶かして温めて、 冷やしてあげるとそうすると溶解度の差によってその温度で溶けない分っ ていうのがまた結晶として出てきますよね これで物質を分離していくわけですね 実際によく出てくるのは硝酸カリウムですかね 60℃で硝酸カリウムの溶解度は110gで40℃では60gくらいです そうすると60℃の硝酸カリウム飽和水溶液を40℃まで温度を下げてあげるとその差である分の 50℃が結晶として出てくるよねそして不純物に関しては、溶液の中に残ったままですから。 クロマトグラフィー ... ある物質中でそれぞれの純物質の移動速度によって分離する方法 これも濾紙とかを使うんですが 吸着力の違いといっても良いでしょう。 色素などの混合物、 それぞれの成分に分離する操作 紙を使うものを、特にペーパークロマトグラフィーと言ったりします 例えば濾紙にインクとかをつけてあげてアルコールとか水とかにつけてあげるとですね インクがどんどんとにじんで行くわけじゃないですか
ページ18:
アルコー 吸着力 水 などに インク イリ 吸 結局は、こんな感じになるんですよ 吸着力が強い色素に関しては、 移動速度は遅そうじゃないですか その通りでございます ク 物質の成分と元素④元素の周期表 皆さんは元素記号は化学基礎の範囲だったら、目安として1番から20番までは言えるようになっ てもらいたいわけです 水素からカルシウムまでね 元素の周期表... 元素を原子番号の順番に並べて性質が似た元素が同じ列 (縦) に並ぶようにし た表 性質が似ている元素が、 周期的に現れたりするわけです こんな感じの周期性のことを元素の周期律と呼びます 周期的な決まりですよねってことです。 そして、新しい言葉が出てきました 原子番号... 原子に含まれる陽子の数 そして、この元素の周期表を考案した人物も覚えておきましょう メンデレーエフさんですね そして、周期表には、 縦の並びと横の並びにそれぞれ名前が付いています 周期表の縦の並びのことを族 そしてこの族は1族から18族まであります そして、横の並びのことを周期 1周期から7周期まであります そして、似たようなものに関しては、 縦に配列されているので、 縦がとても重要ということになりま す ある程度中をくり抜いてめちゃくちゃ簡潔にまとめた周期表を書いてみました ただちょっと図がガタガタしてるとバランスが悪いのはちょっと許してください
ページ19:
172 2 Li Be 3Nang3 4 K Ca 5Rbsr cs Ba b Fr Ra 18 13 14 15 16 17 He 13 C N O F Ne 12 Al Si P S Cl Ar Bt kn I Xe At pr Tog まず、この図で覚えてもらいたいのは青色の斜線で書いたところ 3から12族ですねこいつらは遷移元素といいます それ以外の1族と、2族 そして13から18族は典型元素と呼びます そしたら今からは族ごとの分類っていうのをやっていきます 皆さんは1族、2族、 17族、 18族の名称を構成している元素みたいなのを覚えてもらえればいいな と思います とりあえず、図では元素記号として書いてあるので、こちらでは物質名で書かせていただきます 結構マイナーな奴らも書かれているので、ちゃんと照らし合わせて考えてくださいね 1族、、、 上から 水素、 リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム 水素からカリウムまでは覚えられるといいですね 語呂合わせとしては 「スリの仲間とルビーせしめてフランスへ」 私はあんまり語呂合わせで覚えてなかったんですけど、 これだけ何故か覚えてます そして、こいつらの中で、 水素だけを1回仲間外れとします だから1族グループの中で水素以外 の奴らを総称してアルカリ金属と呼びます 2族、、、 上から ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム 昔はですね ベリリウムとマグネシウムは仲間外れにされていたグループです。 現在では含むからねてことで、 2族をアルカリ土類金属と呼びます 上4つを覚えられればいいかなと思います 17族、、、上から フッ素、塩素、臭素、 ヨウ素、 アスタチン、テネシン こいつらをまとめてハロゲンと呼びます 上4つ覚えてればいいかなと思います 18族、、、上からヘリウム、 ネオン、アルゴン、クリプトン、 キセノン、ラドン、オガネソン 上3つ覚えればいいかなと思います こいつらをまとめて希ガス (貴ガス) と呼びます
ページ20:
そして、周期表の重要な特徴みたいなので 金属としての性質 この後もやりますけれども、金属光沢とか熱とか電気が通しやすいとかそ れを示すものを金属元素ですよね それ以外を非金属元素って言いますけれども 周期表で左下が金属元素多め 右上は非金属元素多めって感じですね。 物質の成分と元素 ⑤ 炎色反応 皆さんは花火とか見たことありますよね あれって赤色の花火だ。 黄色の花火だっていうのは何 なんでしょうか? そこで、ここでやるのは炎色反応ってやつです その操作方法とか、 何色になるのかみたいなこととかをやっていきます 炎色反応… 水溶液の中にどんな金属元素が含まれているかを特定するために利用される 操作方法は簡単です 白金線とかニクロム線を使ってやっていくんですが 白金線をまず塩酸で洗うんですね 白金線とかに、 前使った金属の成分とかが残っちゃってると色が混ざっちゃうから正しく判定がで きなくなる 塩酸で洗った後に調べたい水溶液を白金線につけてやるんですけれども、厄介なことがあります 実は、ガスバーナーの炎って外炎と内炎とあるんですが これは外炎に炎の色を観察していくんですね まずは、 白金線を塩酸で洗った後、 一度ガスバーナーの外炎に入れてあげます 他の金属の成 分がなければ、 炎の色には変化が生じませんから そして皆さんは炎色反応これは暗記ですね。 どの元素が何色になるかっていうのは覚えておくと いいです。 リチウムは赤色 ナトリウムは黄色 カリウムは紫色 銅は緑色(青緑色っぽい) カルシウムは橙色 ストロンチウムは紅色 バリウムは黄緑色 これは覚えてくださいね そして、最初の花火の話をしましたが 実は身近な炎色反応なんですね 例えば硝酸ナトリウムとか 化合物を火薬で爆発させて燃やしますとですね ナトリウムは炎色 反応何色を示しましたっけ? 黄色ですよね
ページ21:
後は、私が実際に料理を作っているときのお話です 本人、味噌汁を作っていましたちなみに私の料理は食べたらまずすぎて気絶するだろうと言わ れております。 そんな味噌汁を作っていた私なんですが、 加熱中こぼしちゃって炎に触れました。 そしたらその炎の色は黄色になりましたね。 はい ナトリウムですね。 味噌汁の塩化ナトリウムが反応した結果ですよね 物質の成分と元素⑥温度(発展) 先ほど状態変化とか拡散とかやってきましたよね これって全部分子の動きって言いました 空気には目に見えないけど、ちゃんと重さが存在してるんですよ 気圧ってやつですね。 ここで扱う温度って2つあります セルシウス温度と絶対温度っていう考え方です。 実は10℃から20℃に温度が上がった時 温度は2倍になっているけれども 分子の熱運動の激 しさっていうのが2倍になるかって言われたらそうでもないんです 実は、これがセルシウス温度の弱点なんですね ちょっと否定的になっちゃいましたけどね。 すいません。 実は、気圧が変わると沸点とか融点が変化しちゃうんです 気圧は私たちの頭の上に1本の空気の柱があるものだと思って 例えば、富士山の頂上だと沸点は88℃になります イメージとしては、上に柱が乗っかってるわけだから 蒸発とか沸騰を水分子が逃げるっていうふ うに言いますね 富士山の頂上って気圧としては低いですよね 上にある空気が、 普通の地上に比べたら少ない わけですもん。 空気が薄いから、上から押し付ける力が弱いんです そこまで暴れなくても、逃げられるんちゃう?ってことで気圧が低いと沸点は低くなります。 セルシウス温度... 1気圧の下で氷が溶ける温度を0℃として水が沸騰する温度を100℃として定 めた温度のこと そして、もう一つの温度の表し方 絶対温度... 原子とか分子の熱運動がほとんどなくなる温度をOKとして定めた温度の事 OKのKはケルビンと読みます セルシウス温度と絶対温度の関係って OK≒-273℃ だから、セルシウス温度で0℃を表すのであれば大体273Kになるよね セルシウス温度は日常的に使う方 そして物理とか化学で使うのは絶対温度の考え方になりま す
ページ22:
1℃上がれば1K上がるという関係性になります なので、これを公式化すると T(K)=t(°) +273 となります 絶対温度=セルシウス温度+273ってなりますね。 第2章 原子 ここからは原子の話になります 原子①原子について 相変わらず原子の説明は以前作った中学理科の説明をそのまま使っちゃいます。 めんどくさい ので 実は、机も地球も、 空気も、 生物も 全部原子というものからできています 世の中のものを、どんどんどんどん細かくしていくと最終的に原子という粒子に行き着きますね 当然、目では見えないほどちっちゃい粒子なんです 現在見つかっているものだと118種類 特に皆さんに覚えてもらいたいのは1から20ですね。 天然のものもあれば、 人工的に作られたものもあります 原子の性質は ①それ以上分割することができない ②ものによって粒子の大きさや質量が決まっている ③急に現れたり急に消えたり 種類が変化したりとかは無い これをとりあえず覚えてくださいね 原子 (3) DO
ページ23:
原子の構造をざっくり書いてみますね
特に教科書に書かれているものはヘリウム原子になります
原子核
{
・田陽子
中性子
十
日電子
これである部分の名前を覚えてもらいたいんですね
まず、赤くプラスで書いた部分 陽子と呼びます。
これプラスの電荷を持っている
陽子の数が原子番号に対応しているんだっていうことを抑えておきましょう
電荷、、、電子とか陽子が持っている電気
そして、中にあるやつでプラスもマイナスを持たないものを中性子と呼びます
陽子と中性子を合わせた構造を原子核と呼びますね。
そして、ここで出てくるので、 最重要と言ってもいいんだろうマイナスの電荷を帯びる電子がありま
すと
今回は、ヘリウムの例を挙げましたが
陽子が、1個ならば水素 4つだったらベリリウムっていうふうに決まってます
8個だったら酸素だしね
原子って何で決まってるかって言ったら陽子の数です
この陽子の数のことを、原子番号と言ったりしますがね
原子の場合 陽子と電子の数って等しいので 全体として電荷を帯びていないと思っといてくださ
い
でも陽子と電子の数が等しい だから、 全体として電荷を帯びない
ここで丸パクリゾーンは終わりです
そして、原子はこれ以上分割できないと言いましたがこれを提唱した人物の名前も覚えておき
ましょう ドルトンさんですね
原子は、原子核と電子からできていて
さらに、原子核は、陽子と中性子からなっている
ページ24:
つまり、原子核はプラスなんですよ 原子の化学的な性質を決めるのは陽子ですから 陽子の数をそのまま原子番号と呼びます そして、質量の比について見ていきます 実は、陽子を1と置いてあげると 中性子は1 そして電子だけは異様に小さくて1/1840 そして質量を考えていくときに全部ともめちゃくちゃ小さくてイメージしにくいじゃないですか だから、原子の重さみたいなものを実際の質量じゃなくて陽子と中性子の合計の粒子の数で表 そうっていう考えがあるんです だから質量の代わりになる数値っていうことで質量数と呼びます 電子をプラスしない理由に関しては極端に軽いからこれは無視しましょうってことになってるの でね そしたら先ほど以前作ったやつから丸パクってきたヘリウムのやつをこのように表すこととしま しょう "He し 一質量数(陽子+中性) (4) He 2 原子番号(陽子の数) そして、皆さん 原子においては、 陽子の数がわからなくて、 電子の数だけがわかっている場合 実は、原子番号= 陽子の数じゃないですか 陽子の数=電子の数ですよね つまり、電子の数がわかっても原子番号って求めることはできます ただ、しかし 電子の数=原子番号とは言えなくは無いけれども、基本的には言いません。 数だけで見たら 原子番号=陽子の数=電子の数 これは成り立つんですけどね そして、もう一つ、これを公式と呼んでいいのかわからないんですけれども 質量数=陽子の数+中性子の数
ページ25:
そして、先程の表記法についてです 元素記号の左上に質量数を書いてあげる そして左下には原子番号を書いてあげるっていうこと がルールになります。 原子② 同素体と同位体 この2つの用語が混同しやすいんですよね 同素体... 同じ元素からなる単体であり、 性質が異なるもの同士 例えば、ダイヤモンドと黒鉛 (鉛筆の芯などのやつ) 覚えてもらいたいんですが、 こいつらは炭素でできてるんです そして、もう一つ例を挙げると酸素O2とオゾン03 どちらも炭素とか酸素という同じ元素なんだけれども 性質が全然違うんですよ こういったものを、 互いに同素体って言います そして、皆さんは同素体は4種類の元素を覚えたい よく出てくるのは 硫黄と炭素と酸素とリン それぞれの元素記号をとってSCOP (スコップ) と覚えると良いでしょう 硫黄の同素体、、、 斜方硫黄・単斜硫黄・ゴム状硫黄 この3つ覚えときましょう 斜方硫黄の場合は、性質としては常温においてすごい安定している そして斜方硫黄以外の2つ 単斜硫黄とゴム状硫黄 放置しておくと斜方硫黄になります そしてすべて色としては黄色になります 斜方硫黄が基準となる形みたいな感じですね。 そして単斜硫黄に関しては針状の結晶である 炭素の同素体、、、 黒鉛 (グラファイト) ダイヤモンド・フラーレン 黒鉛は柔らかくてもろくて、 電気伝導性がある上、 金属光沢もある 色は黒色 そして、ダイヤモンドはすごく硬いですねそして電気伝導性に関してもない。 そして、色は無色透明である フラーレンはナノテクノロジーっていうものに使われるんですよ 物質とナノメートルという非常に小さな大きさで、制御とか利用したりする技術をナノテクノロ ジーって言ったりするんですが このナノテクノロジーの意味とかは覚えなくていいと思います フラーレンとグラファイトとダイヤモンドの3つがあるんだなだけでいいです 酸素の同素体、、、 酸素・オゾン 酸素は助燃性があるものを燃やすのを手助けしてくれる性質があるんだ
ページ26:
そして、オゾンは地学基礎を習っている方はわかると思いますが 私たちがいるのは対流圏です よね その上に飛行機がよく飛んでいるところ。 成層圏って言いますね その成層圏にはオゾン層があります。 このオゾンっていうのがそうなんですが 紫外線を吸収する効果があるんです。 酸素は無色無臭なのに対して オゾンは淡い青色をしていますそして臭いも特有の臭い (刺激 臭)があります。 リンの同素体、、、 赤リン・黄リン 赤リンは皆さんがよく見るところだとマッチの箱ですかね マッチの箱の横に付いている。 ちょっとざらざらしたもの。 毒性はないです。 マッチに火をともすときに使う 黄リンはすごく危険なもので赤リンとは違って毒性があります そして空気中で放置しておくとですね。 突然火がつく場合があります。 これを自然発火と呼びます つまり、空気に触れさせないようにするために、 どうすればいいのかって言ったら 水中に保存し ておく 水中に置いておけば、 空気に直接触れることがないから、 自然発火は起こらないってことです 同位体 (アイソトープ)... 原子番号は同じだが、質量数の異なる原子同士 皆さんは中学生の時は水素を習ったと思うのですが 実は水素って3種類あるんですよ H4 (RB & TYNEL) 140 と原子線 2H (水草) 沖性子 H ① <防子数 3 (棒) (+) H' 1+2 帽子数 同じ水素ですけど、 質量数が違う。 つまり原子番号は一緒ですよね。 そして質量数が違うという 事は、中性子の数が異なっているって事はわかりますかね?
ページ27:
そしたら次は放射線に関することをやっていきます 同位体の中でも不安定で放射線を放出しながら別の原子に変化するようなやつを放射性同位体 (ラジオアイソトープ)と呼びます イメージの話をしてみると 原子Aがあってこの原子Aが放射線を出して原子Bになりました くらい 壊変(崩壊) A B 放射線 この際、結構覚える用語があるんですが 放射線を放って原子核が他の元素の原子核に変化することを崩壊 (壊変) と呼びます これもセットで覚えておくといい 原子核が放射線を放つ能力のことを放射能 そして放射性同位体が崩壊して、 元の量の半分になる時間のことを半減期と呼びます 実は、半減期の計算って楽勝で 例えば、質量数が14の炭素のやつを知っておけば 実際の半減期は5730年なんて言われたりするものですから 半分 = 1/2ですよね つまりさらにその半分になるのであれば、1/4ですよね この半減期をシンプ ルに2倍してあげればいいわけです。 5730×2=11460 さらに半分 1/8ですよね これは半減期を3倍してあげれば良いわけです。 つまり、5730 × 3 = 17190年 簡単ですよね そしたら、3種類の崩壊を見ていきますね a崩壊... ヘリウムの原子核を放出する崩壊 α線ですね つまりヘリウムの原子核は、基本的に陽子が2個、 中性子が2個で構成されていますので これが一度発生すると 原子番号は2つ分減少して 質量数は4減少するんですよね β崩壊… 電子を放出する β線ですね 電子は、中性子が陽子に変化した際に1つ放出されるじゃないですか だから一度発生すると、 質量数は変化なし 原子番号は1増える。
ページ28:
y崩壊…y線を放出する つまりこれ何かって言うとα崩壊とかβ崩壊の後に出てくる余分なエネル ギーなんです つまり、これは質量数とか原子番号に変化とかは無いですね 原子③電子配置 皆さん 原子は原子核と電子からなっていると言いました さらに、原子核は陽子と中性子とそんな感じですよね 陽子が正の電荷を持っていて 電子が負の電荷を持っている 陽子が電子のことを引っ張ってい るんですよ そしたら実際には 電子は原子に対してどのようにあるんですかって言うことがこの内容です めちゃくちゃ単純なモデルを書いてみます 原子核 水殻 L M殻 完文 →電殻 N殻 このようなモデルですね すごくモデルのバランスが悪いですけれども。 原子の中心に原子核があってその周辺に電子が存在するわけじゃないですか この時の電子の存在する場所それを電子殻と呼びます そしてこれを原子核の方からK殻、 L殻、 M殻、N殻... こいつらの総称が電子殻です となります 皆さんはこの4つ覚えてください。 それ以降もOPQまで続くんですけれど。 この3つ は覚えなくて結構です。 アルファベット順ですから これは実は周期表でいうと周期に対応していて周期表の周期って縦の列でしたっけ? 横の列 でしたっけ? 大丈夫ですね。 横の列ですよね。 そして、何周期までありました? 7周期までありましたよね。 このような対応関係があるんです
ページ29:
また、このような表し方はボーアモデルと呼ばれます ボーアさんという方が考案したものですの でね ちなみに皆さん覚えなくていいんですけどなんでKからなのかっていう話をしてみますかね ちょっと軽くね 諸説あるんですけれども 私が1番有力だと感じたのは 「将来、 もっと内側に新しい殻が見つかっても困らないように」 これ です だからKからアルファベット順ね そしたら、 普通に解説に戻ります そして、それぞれの電子殻には電子を収容できる。 つまり入れることができる最大の量っていう のが実は存在してましてこれを最大電子収容数といいます K殻 2個 L殻、、、 8個 M殻、、、 18個 N殻、、、 32個 これはそのまま覚えてもいいと思いますけれども 電子殻が内側からn周目の場合、これを一般 式として表すと2n2となります 例えばM殻は3周目ですので 2 × 32 = 18 だから、 最大電子収容数は18個だって言えるんですね そしたら電子はどのように入っていけばいいのっていうことですこれは2つのルールを覚えて いただければオッケーですね まず、①内側の殻から順番に入っていく イメージとしては、皆さん好きなアーティストさんとかいらっしゃいますかね ちょっとふざけた例ですが、 皆さんが好きなアーティストさんとかを原子核 そしてファンであるあ なたたちは電子としましょう。 ライブ会場とかで席が指定されていなかった場合、 皆さんは近いところで見たいですか? それ とも遠いところで見たいですか? 多分ここで大体の人は近くで見たいって言うんじゃないでしょうか 真ん中の原子核アーティストをファンである電子の君たちが近い方から埋めていくみたいなイ メージです ②最も外側の殻は8個まで そして、用語ね最も外側にある電子殻に存在する電子のことを最外殻電子と呼びます 原子は最も外側にある電子殻 (最外殻) が希ガスの電子配置の時に最も安定します つまりこの 状態では反応性が低いっていうことですだからこれが②の理由なんです
ページ30:
H 水素とヘリウムを例に取ってみましょう 殻 2lte 2 D 水素はK殻に電子が1つ存在していますよねこれが1番の外側ですので、この電子は最外殻電 子といえます ヘリウムはK殻は最大電子を2個収容することができるので満タンになりましたよね このように、最外殻が満たされた状態のことを閉殻と呼びます では、その後もどんどん増やしていきましょう K殻2個 L殼1個 リチウム ベリリウム K殻2個 L殼2個 ホウ素 K殻2個 L殼3個 炭素 窒素 K殻2個 K殻2個 L殼5個 L殼4個 酸素 フッ素 ネオン K殻2個 L殻6個 K殻2個 L殼7個 K殻2個 L殻8個 ここまでで一旦ストップしますね L殻もこれで満タンになりました。 これ以降はM殻に収容するこ ととなります では20番までやりますからこれ 続き行きますね ナトリウム K殻2個 L殼8個 M殻1個 マグネシウム K殻2個 L殻8個 M殻2個 アルミニウム K殻2個 L殻8個 M殻3個 ケイ素 K殻2個 L殻8個 M殻4個 リン K殻2個 L殼8個 M殻5個 K殼2個 L殼8個 M殻6個 K殻2個 L殻8個 M殻7個 硫黄 塩素 アルゴン K殻2個 L殼8個 M殻8個 一旦ここでストップしますここまでのルールで行けばM殻に収容できる電子の数の最大は18個 でしたそして中から埋まっていくのだからまだ10個分余裕があるわけですよね そしたら次カ リウムですけれども M殻に収容されるという考えを持つのがおそらく自然なんです だけれども 教科書とかだと、カリウムの19個目の電子はM殻ではなくてN殻に収容される なんでかって言ったら、エネルギー順位っていうのがあるんですけれどもおそらく大学とかの話 になっちゃうのでね M殻は8個でがっちりしてるんです そこに入る隙間がないみたいな感じで N殻をうろちょろしてるみたいなイメージでいいと思います
ページ31:
なので カリウム K殻2個 L殻8個 M殻8個 N殻1個 カルシウム K殻2個 のようになります L殻8個 M殻8個 N殻2個 だから皆さんは、カリウムとカルシウムは例外だと思っといてください 話は変わりますけど 最外殻電子と言うのがすごい重要って言う話なんです それとほとんど教科書では同じ意味とし て扱われているのが価電子というものです ただ最外殻電子=価電子かと言われたら 実はそうでもない だから、私は最外殻電子≒価電子と書いておきます 希ガスヘリウムとかネオンとかアルゴンの場合 ルールとして 価電子数は0とみなします 唯一 希ガスだけは、特別でイオン化しないし共有結合とかもしませんから これがあるからこそ、イオン化することができたり、 共有結合することができたりするわけですね 厳密には価電子と最外殻電子はちょっと違うんです 価電子は最外殻電子の中でも反応とか結合に使われるやつです 原子の持つ電子の中でも、他の原子との反応に使われるものは、 最も外側に存在する電子で 多くの場合=の扱いになっちゃうんです 希ガスの場合だけはちょっと扱いが違うから要注意ですって感じですね ※共有結合に関しては、次の章の化学結合で説明する 原子④ 陽イオンと陰イオン ここも中学理科の解説を丸ぱくってきましょう イオン... 電気を帯びた原子とか分子 イオンは電子の出入りによって作られる まずはナトリウムを見てみましょうかね このナトリウムは電子のことをあんまり好んでないようです だから 電子1個を捨てちゃうわけです と、なると もともと陽子が11個 電子が11個あって電荷は帯びなかったけど 電子1個捨てちゃいました そうすると、電子は10個になりますよね て事はプラスのほうに傾くわけです それをNa+と表現してナトリウムイオンといいます このようにして、電子を失うことでできるイオンを陽イオンといいます
ページ32:
電子1個ポイッ 電 い Na ⑤間:11 電:10 Nax 対して、もう一つよく出てくる例として塩素がありますね 塩素はナトリウムとは反対で電子のこと大好きなんです 正直、この表現、あんま良くないと思いましたけどね イメージわかりやすくやりたかったんで 本来は電子を受け取るみたいな感じですね さっきは電子を失いましたけど今回は電子を受け取るんです さっき陽イオンでしたので、 電子を受け取ってできるイオンを陰イオンといいます ✓電子受 陽:17:17 cl ③陽:17 電:18 cl こういうことですね マイナスの方が多いですからね。 CI-として表します。 塩化物イオンといいま す。 そしてこれも覚えとくと良いでしょう OH イオン 水酸化物イオンといいます
ページ33:
あとNH4+ アンモニウムイオン これ皆さんあれおかしくないって思いません? 分子やんて実はイオン厄介なんですが 1個の原子が電気を帯びたものだけじゃなくて いくつかの原子がくっついたたま電気を帯びてい るものも、イオンと呼ぶことができます 原子1個のイオンは単原子イオン 分子ごとのイオンとかは多原子イオンと呼ばれます だからさっき出したナトリウムイオンとか、 塩化物イオンは単原子イオン 今出したアンモニウムイオンとか水酸化物イオンは多原子イオンになります 分子の形をしたまま電気を帯びていれば、それはもう立派なイオンとなるわけですね 私がこっちで絶対覚えろと思った陽イオンと陰イオンの例を挙げていきます 陽イオン(電子を1つ失った組) 水素イオンH+ ナトリウムイオンNa* アンモニウムイオンNH4 陽イオン(電子を2つ失った組) 銅イオンCu2+ カルシウムイオンCa 亜鉛イオンZn2+バリウムイオン Ba 2+ 陽イオン(電子を3つ失った組) Al 3+ 陰イオン(電子を1つ受け取った組) 塩化物イオンCI 水酸化物イオンOH 陰イオン(電子を2つ受け取った組) 硫化物イオンS2- 硫酸イオンSO42- ここで丸パクリゾーンは終わりですけど、これ中学生用の解説ですのでだいぶ言葉にふざけと かちょっと生ぬるい表現とかがあるので、こちらで復習も兼ねてちゃんとした言葉とかで説明し ていきたいと思います 原子は希ガスと同じ電子配置になったときに安定するんですよね だから希ガス以外の原子っていうのは電子を放出したり、受け取ったりすることで 希ガスと同じ 配置になろうとするわけですね ナトリウムイオンなどのように電子を放出して、 全体として正の電荷を持つようなイオンを陽イオン それに対して 塩化物イオンなどのよう電子を受け取ることで負の電荷を持つようなイオンのこと を陰イオンといいます ナトリウムの場合は価電子を一つ放出してナトリウムイオンになってますよね 塩素も最外殻に電子を1つ取り込んで塩化物イオンになっていますよね 基本的に希ガスと同じ電子配置を取るとは言いましたけど 原子番号の近いやつになります ナトリウムだったら11番ですよね そしたら最も近い希ガスって誰かって言ったら 10番のネオ ンなんですよ
ページ34:
だから、ナトリウムイオンはネオンと同じような配列を取るために電子1個分を放出してできた形 ですよね 塩素は17番で最も近い希ガスは誰かと言ったら18番のアルゴンですね だから、 電子1個受け取ることによって、アルゴンと同じような電子配置を取るんです 陽子の数=電子の数←原子 陽子の数>電子の数←陽イオン 陽子の数<電子の数←陰イオン こんな関係性 そして次の話ね Na* これに着目してもらいたいわけです(他でも全然いいんですけどね。) このように、1個の原子からなるようなイオンのことを単原子イオンといいます 基本的に、単原子イオンの表し方としては元素記号の右上に電荷を書いた表記になってます このような式をイオン式といいます この時に、書いた電荷をそのイオンにおいての価数といいます つまりイオンになるときに出入り する電子の数のことです。 先ほど、 中学生向けの解説に作ったものをもう一回貼りますね 陽イオン(電子を1つ失った組) 水素イオンH+ ナトリウムイオンNa* アンモニウムイオンNH4* 陽イオン (電子を2つ失った組) 銅イオンCu2+ カルシウムイオンCa 亜鉛イオンZn2+バリウムイオンBa2+ 陽イオン (電子を3つ失った組) Al 3+ 陰イオン(電子を1つ受け取った組) 塩化物イオンCI 水酸化物イオンOH- 陰イオン(電子を2つ受け取った組) 硫化物イオンS2- 硫酸イオンSO42- これをもうちょっとしっかりした言い方にしましょう 例えば、陽イオン(電子を1つ失った組) と書きましたけどこれの価数は1+ですよね 省略するから、 +としか書いてありませんけど これの価数は1ですから 1価の陽イオンと表現します そしたら、アルミニウムイオンAIは 価数は3で 陽イオンだから 3価の陽イオンと表現します ただ1は 陰イオンの場合も、同様で 例えば硫化物イオンS2-であれば 価数は2 そして陰イオンです から 2価の陰イオンと表現します
ページ35:
そして、単原子イオンについてやったので、次はもう一つやっていきますね 多原子イオン... アンモニウムイオンや水酸化物イオンなどが例 複数の原子がグループになっ て電気を帯びたもの だから、グループ全体で1つのセットってみなしてあげるようにしてあげて下さい そしたら次は陽性と陰性について話していきたいと思います 陽性... 原子が電子を放出して陽イオンになろうとする性質 金属元素は陽性が強めですね 最外殻電子が1個から3個程度で 8個集めて安定するよりも 明らかに放出しちゃったほうが早くないですか? 放出するって事は陽イオンになるってことですから 金属は陽性の性質が強いってことです 陰性... 原子が電子を受け取って、陰イオンになろうとする性質 非金属元素が陰性が強め 既に電子を5個から7個程度持ってるんですよそうすると 8個集めて安定するんだったらどこ かから奪ってくる方が早いでしょ こういうことです そしたら、 次に、電解質と非電解質についてやっていきます これも中学校の復習ですね そしたら、丸パクってきますか 電解質... 水に溶かして電気が流れる物質 もっと言いますと 水に溶けたときにイオンに分かれて、 電気を流す性質を持つ物質 この時重要用語ね 水に溶けてイオンに分かれること、、、電離 電解質が陽イオンと陰イオンになることって言ったほうがいいのか 皆さん、塩酸って知ってますよねHCI これって、塩酸は何かを水に溶かしたものなんですね これ覚えときましょう 化学式からなんとなく予想はできると思うんですが、 塩化水素と呼ばれるも のが水に溶けております。 塩化水素が電解質で その水溶液の塩酸は電気を通しますよ 電解質水溶液なんて表現を使っ たりしますが 電解質はなんですか? と言われたら、 塩酸ではなくて塩化水素なんだよと 塩化ナトリウム、 平たく言えば食塩でございます 水に溶かすと食塩水になりますよね この時、塩化ナトリウムは電解質です 食塩水は電解質水溶液だけど 基本的に電解質はなんですか? と言われたら、 塩化ナトリウム です 水+食塩=食塩水じゃないですか 水は電気通さない 食塩も電気通さない。 だけど、食塩水は電気を通す。 この時の塩化ナトリウムは電解質である あと、よく出てくるのは砂糖水ね
ページ36:
水+砂糖=砂糖水 水は電気を通さない 砂糖も電気を通さない。 そして砂糖水も電気を通さない。 水に溶けても電気を流さない物質 これを電解質とは対照的に非電解質と呼ぶわけです 電解質は、水に溶けたらイオンになるわけです、、、 だから電気を通す 非電解質は、イオンにならないんですよ、、、 だから電気を通さない。 そして、これ覚えてもらいたいんだけど 具体例を出すと 電解質は食塩とか塩化水素とか水酸化ナトリウムとか 非電解質は砂糖とエタノールぐらい覚えておくと良いでしょう まとめると 電解質+水→電気を通す水溶液 非電解質+水→電気を通さない水溶液 原子⑤ イオン化エネルギーと電子親和力 イオン化エネルギー(第一イオン化エネルギー)... 原子の最外殻電子を1個奪って 1価の陽イオ ンにするために必要な最低限のエネルギー 原子核と電子でプラスとマイナスじゃないですか 磁石のように引き合ってるんですね。 その引き合う力に逆らうように電子を奪うわけですから 外部からエネルギーを加えてあげるしか ないんです イオン化エネルギーが小さいと少しのエネルギーで、 電子を奪い取ることができるので 陽イオ ンになりやすいっていうことなんですね 逆に、イオン化エネルギーが大きいと強い力で電子が引き止められているから 相当強い力が ないと電子を奪い取ることはできません だから陽イオンにはなりにくいですよね。 そして、元素の周期表では同じ周期においては、 右に行く。 つまり原子番号が大きくなるとだ から、右に行くにつれて、イオン化エネルギーは大きくなります 陽子の数が増えるってことです から 原子核が最外殻電子を相当強い力で引きつけて 引き剥がすのに、 めっちゃ大きいエネル ギーが必要だからね 周期は周期表の横の列ですよね そして同じ族においては 周期表の縦の列ね 上に行くほど(原子番号が小さくなるほど) イオン化エネルギーは大きくなる 電子殻が増えると 最外殻電子は原子核より遠いところに行くわけですよそうすると引き離しやすくなりますね。 だからです そして、特に希ガスめちゃくちゃイオン化エネルギーは大きいです すごく配置が安定してい て、電子を引き剥がしにくいから
ページ37:
かなりふざけますね 先程の説明でわかった方は、こちらの説明は余計混乱させちゃうかもしれ ないから見ないことをお勧めします イオン化エネルギーは今いる電子の執着心だと思ってね イオン化エネルギーが大きい場合 執着が強いんですよ 「この電子は絶対にあげない!」と強く握りしめてるんですよ だから引き剥がすのに相当エネ ルギーが必要だよねってことなんです こんな感じの奴らは、 周期表で言うと 右上のあたり そして、イオン化エネルギーが小さい場合 「この電子、別にいらないから持っていっていいよ」と緩く持っているだけだから 少しの力で簡単 に取れてしまいますよね 電子親和力... 原子が電子を1つ受け取って1価の陰イオンになるときに放出されるエネルギー といっても、皆さんはイオン化エネルギーほどイメージがしにくいと思います ちょっと、、、いやかなりふざけますね 電子親和力 カタカナ英語ですが エレクトロン アフィニティといいます Affinity 意味は 好み 密接な関係 親近感 なので、電子への片思いの強さなんですよ 原子が「電子くん! こっちにおいでよ!」と誘ってくっついたときにどれだけ嬉しくなるか (エネル ギーを放出するか。) 電子親和力が強い(仲が良い) 電子が来てくれると 原子はすごく嬉しくなって「うわーい! やったー!」 ってなるんです この時の喜びはエネルギーなんです だからエネルギーを放出してるわけですよね。 主にこれは17族元素のハロゲン フッ素とか塩素に見られる特徴ですね 放出した後は落ち着いて 安定になるから、 陰イオンになりやすいのはこっちです 対して 電子親和力が弱い(仲が悪いか興味がない) 電子が来ても 「ふーん、別にうれしくないな、、、」 みたいな感じなんですね こんな感じで喜びはないですよね つまりエネルギーの放出がないとか少なかったりするんで す。 むしろ無理矢理電子を押し込もうとするとエネルギーが必要になっちゃうから 陰イオンにはな りたがってませんよね つまりこっちはなりにくいんです ここからはちょっと真剣にやりますね とりあえずわからない人は仲の良さって思っといてください ハロゲンは、 電子親和力は大きいため、陰イオンにはなりやすいですよね ハロゲンにあと1個電 子入ってくれれば安定な希ガスになれるんですもん
ページ38:
フッ素だったら、 1つ電子が入るとネオンになりますし 希ガスは電子親和力は小さい 閉殻の状態とかで安定してるから外から電子を持ってこようとし ないからね そしたらした次ね 原子の大きさとかイオンの大きさっていうのをやっていきます 原子半径... 原子の原子核から電子までの距離 周期表の同じ周期の間では右に行くほど原子半径は小さくなります 例えば、第二周期で考えてみるとリチウムからネオンまでですよね 最外殻はL殻ですよね 全部そうですね。 そうすると原子番号が増えるにつれて陽子の数って 増えていきますよね つまり、原子核が電子を引きつける力が強くなるってことなんです そうすると 原子核と電子の 距離って引きつけられるから近くなりますよね つまり、原子半径は小さくなるわけです そして、同じ族で見たときには 1族の水素とリチウムとナトリウムを比較してみましょう それぞれの最外殻は答えられますでしょうか? 水素→K殻 リチウム→L殻 ナトリウム→M殻 つまり、電子殻が増えているんですね そうすると原子半径は大きくなるんですよ。 つまり、周期表の下に行くほど電子殻が増えますので原子半径は大きくなっていきますよってこ とです。 そしたら同様にイオンも見ていきましょう イオン半径... イオンの原子核から最外殻電子までの距離 周期で見ると 希ガスのネオンと同じ電子廃棄を持つ奴らのイオン半径を考えていくと 酸化物イオン フッ化物イオン ネオン ナトリウムイオン マグネシウムイオン アルミニウムイオ ン こいつらがネオンと同じです こいつらは、 ネオンと同じ電子配置 (K殼2個 L殼8個) なんだけれども 中心にある原子核の中 の陽子の数は違いますね 陽子の数が多ければ電子を強く引きつけるっていうルールがありました だからイオン半径は小 さくなるわけです この中だったら、 陽子の数は酸化物イオンが1番少なくてアルミニウムイオンが1番多いですよ ね でも陽子が多いほど、 電子を引きつけるから イオンの大きさに関しては、 酸化物イオンが1番大 きいです アルミニウムイオンは1番小さいです。
ページ39:
そしたら同じ族で見ていきますと イオン半径は下に行くほど大きくなります。 電子殻が増えるほど、 イオン半径は大きくなってっていう原子とほぼ同じ理屈です ここで第2章は終わりです 第3章 化学結合 化学結合① 電子式① 化学結合... 原子同士が結びついてバラバラの時よりも安定な状態になること 電子式... 最外殻電子を・ (マルポチ)で表す式 炭素の電子式を書くとすると、 今から書き方をやっていきますね [C] まず、こんな感じで四角を書いてみました 実際には、 この四角は書きません 脳内にこの四角 があることをイメージしてください。 炭素の最外殻電子の数っていくつでしょうか? 4つですよね。 OCR □C まず、一通りそれぞれの四角の中に点を1つずつ入れました でも、今回は最外殻電子の数は4つですので、 これで完成です ただ実際に書くときに四角を書 いちゃった場合は 基本的に消さないとバツになっちゃうので消しますね。
ページ40:
C これでオッケーですね そしたら窒素はどうでしょう 最外殻電子は5つですよね N 今、それぞれさっきの炭素の文字を窒素に変えただけの手抜きなんですが それぞれ今は1つずつ入ってますよね でも最外殻電子の数は5つですから、 1つ足りないわけで すよね そしたら、どのように1つを補ってあげるか
ページ41:
N これで後は、 脳内イメージを書いちゃってますけど 四角は実際は書かないので、取り外してあげ て N こんな感じになりますね そしたら、書き方をやっていったんですが、ルールを説明していきます ① まず最初に最外殻電子が4つ以上ある場合 すべての辺に電子を1つずつ入れてから2個目を 入れてあげる ② 1つの辺に入れられる電子の数はマックス2個 そしたら、重要語句の確認ですね 先程の窒素の例を挙げると 上側の辺は2つ埋まってます それ以外は1つだけですよね。
ページ42:
この電子式の中の電子 上のように2つの電子がペアとなっているものを電子対 そして上以外 の3つの辺のように1つだけで存在しているものを不対電子といいます 図に書き加えてみると 四角がある方がわかりやすいと思うので、そっちに書きますね 電子対 N1 不対電子 また、この後電子式は出てくるんですけれども一旦別の話を挟んでから電子式の続きをやりま す
ページ43:
化学結合②共有結合と電子式②、 構造式 まず分子の種類についてやりたいんですけれども 単原子分子... 1個の原子からなる分子 中学校では、原子が2つ以上結合したものが分子だとか習ったと思うんですが 1つの原子で分 子だ。 さて、何を言っているのでしょうか? この言葉、 多分すごい違和感しかないと思うんです なのでこれは定義上、 分子ってだけです。 希ガスなどが単原子分子としている ヘリウムとかネオンとかアルゴンですよね 電子配置が安定しているもの 逆言えば、 他の奴らは不安定なんです 二原子分子... 2個の原子からなる分子 例を挙げると 水素分子とか 酸素分子とかこいつらは単体ですけど 化合物も実はあって塩 化水素とかそうでしょ 多原子分子... 3つ以上の原子からなる分子 1番メジャーなのだと水ですかね 後は二酸化炭素とか オゾンとかね 3つに限って言うんだった ら 単原子分子の方で軽く説明したんですが他の奴らは不安定と言いました。 希ガスはもうその状態で安定してるんだけどね そして、とりあえず、 分子の定義って 非金属元素の原子同士が結合して、 電子配置が安定化し た粒子のことです そして、分子を構成する原子の数と種類の数を表した式を分子式といいます 例えば、アルゴンの分子式って言われたらAr 二酸化炭素の分子式って言われたらCO2ですよ ね そしたら次の話は、 なんで原子って何かと結合して分子を形成するのかって話なんです このような非金属元素と非金属元素の間に形成される結合のことを共有結合と言います 金属はこういうのは行わないんです 金属はまた別の結合。 また後ほどやりますけどね。 例えば、 水素原子が2つあります こいつが結合して水素分子になる。 この際に最外殻電子は水素は何個持ってるかって言ったら1個ですよね そうするとですね。 水素は1個の不対電子の共有をするんです お互い「電子1個欲しいなぁ」と思ってるんですよ だからこの電子を一緒に使いましょうってなる わけですね あえて、次 水素原子2つを黒と緑で色分けしますね
ページ44:
I I (H) CH 11 電子を共有 (共有結合) けっ H 実は、先ほど電子式の最初をやりましたが原子だけじゃなくて、 原子同士が共有結合してでき た分子についても、 電子式で表すことができるんです 不対電子 H' Hi X HIH ・共有電子タ H: H 共有結合 こんな感じになります 不対電子をお互いに共有して 共有電子対を形成するわけですね 共有電子対、、、 2つの原子が不対電子を1つずつ出し合うことで形成される電子対 そして今回は出てきてないんですけれども 1個の原子が持つ電子だけで形成される電子対を非 共有電子対といいます そして、構造式の書き方もやっていきますね
ページ45:
構造式... 価標を用いて分子を表した式 価標とは 分子の共有電子対の1組を1本の線として表したもの 電子式 H:H 構造式 ↓ H-H さっきの電子式を構造式で表すとこんな感じになります さっきのは共有電子対が1組だったので、1本の線で表しました こんな感じで水素同士 他にも塩素同士とかもありますけれども 共有電子対1組による共有 結合のことを単結合と言います ちなみに、電子式で言う不対電子を構造式で表そうとすると、 短い線で表すことがあります よく 結合のおててなんて例えられたりします 本来はこの短い線のことを原子価といったりしますね そしたら、酸素分子と窒素分子の共有結合も見てみましょう
ページ46:
vix Hie 最外殻電子は6個 非共有電子対 0=0 : 共有 し二重結合 酸素は 最外殻電子が6個ですよね そうすると電子式の書き方のルールでそれぞれの辺に1 つずつ最初に入れてあげて 余った2つは1周目終わった後にもう一回入れてあげるんでしたね 先ほどはこんなものが出てきてませんでした 非共有電子対 先ほど軽くは説明したんですけれ ども、もう一回説明します 非共有電子対、、、 1つの原子が持つ電子だけで形成される電子対 そして、酸素の場合は共有電子対が2組あるので 価標を2つ用意して 酸素と酸素を結びつけ てあげる こんな感じで共有電子対2組による共有結合を二重結合といいます 次は窒素を見ていくと 皆さんは大体見当がつくと思いますが 窒素 tury 最外殻電子は5個 ⑦ .Ñ. :NN サ N=N もう多分お分かりですよね 共有電子対3組による共有結合だから 三重結合といいます
ページ47:
そしたら、次はちょっとだけハードルを上げて 水の電子式をかけますでしょうか? 皆さん、モデルを思い浮かべてもらいたいんですが 水のモデルって 水素があって、酸素があって水素があってですよね この順番に書いていきます 水 げ · Ö げ 2 H:O.H 横H-O-H つまり、こういうことになりますね これさえ慣れてしまえば大したことないです 共有 あと、意地悪な先生だと、 こんな問題が出たりしますね 水の構造式はこのように書かれていま す。そしたらこれを元にして電子式を書いてください。 意外と価標のところにばっかり目が入ってしまって非共有電子対の存在を忘れてしまう 化学あ るあるです 私もよくやってました。 そこで私が編み出した方法として、多分皆さんは合わないと思うんですけど 原子の持ち物検査をするんです 例えば、この例じゃないですけど、 窒素くん いますねー 結合に使っている電子と自分だけの電子を分けて考えてみましょうってことなんで 「窒素くん、 君はもともと5つの最外殻電子を持ってたよね?」 「今は結合に3つ使っちゃってるね じゃあ手元に残ってるのは何個なの?」 「2個 (=1ペア) 余ってるね!」 とかやってました(さすがに口には出しませんけどね) でも、皆さんまず確認してもらいたいこととして 水素原子の周りに電子が2個 (= 1ペア) それ以外の原子の周りには電子8個(=4ペア)がある こと そしたら、 共有結合の結晶についてやっていきます
ページ48:
共有結合 めちゃくちゃ強い結合です 電気陰性度の大きい原子同士は、 どちらも原子対を譲ろ うとしないから ※電気陰性度 化学結合 ③で解説 共有結合の結晶 ... 多数の共有結合だけでできている結晶 特に共有結合の結晶で4つめちゃくちゃ出てくるものがあるので、 全部覚えてください ダイヤモンド・黒鉛 (グラファイト) ・ ケイ素・二酸化ケイ素 そして、これ4つだけ特徴覚えてね ・黒鉛以外は電気伝導性がない ・融点が高いものが多い ・すごく硬い (黒鉛は例外) ・水に溶けにくい この5つは炭素とかケイ素系ですよね これは原子価が4 おててが4本あるんですよそうする とめちゃくちゃ大量の原子が共有結合で結びついてめっちゃでっかい結晶を作れるわけですね! (語彙力) そして、物によっては組成式で表すこともあれば分子式で表すこともある 基本的に共有結合は分子式で表すことが多いですかね ※ 組成式は化学結合 ⑤で解説 化学結合③ 電気陰性度と極性 電気陰性度... 原子が共有電子対を引き付ける強さ 2人で持っている電子のペアを自分のほうにぐいってやるんですよ 共有電子対を形成している原子に関しては電子が欲しいわけですよね 足りない部分を出し合って、 お互いに使っていきましょうねって言ってましたね だけど、やっぱり電子は欲しいとわがままだから引っ張り合いっこしてるわけですよ
ページ49:
原子A 原子1 A : B 共有電子 厚るAの方が電気陰性度園/原子Bの方が!!舎 こんな感じで 原子A 厨子 A:B 共有電子久 原子A 厨子 共有電子久 A側に共電子が引きつけられる B側に先本電子が引きつけられる この強さの度合いが、 電気陰性度となるわけですね 実際、 皆さんの教科書だと周期表とかに電気陰性度の強さが数値として書かれているかと思い ます 当然なんですが、この数値 覚えなくていいです 希ガス 電子陰性度は結合をするときの指標だから考えなくていいです だから希ガスを除外して 周期表の右上になるほど強くなります そうすると、ハロゲンであるフッ素が最大になるわけです ね。 金属元素の方が電気陰性度は弱くて 非金属元素の方が電気陰性度が高い事は覚えておきま しょう 次に、塩化水素で考えてみましょうか HCI ですね 実際水素と塩素を比較した際に 電気陰性度が強いのは塩素側ですよね そうすると、この塩化水素を水に溶かしてあげるとどうなるか 塩酸にすると、 どうなるかって言い ますと 実は水素分の電子が塩素に持ってかれちゃうんですね そうすると、 水素は電子がなくなります つまりH+の状態 完全にプラスとは言えないけれどもわ ずかにプラスだから +としましょう そして、塩素は余計に水素分の電子も持って来ちゃったから つまりこれはCIですよね こっちも 完全にマイナスとは言えないけれども、わずかにマイナスですからとなります そうすると、塩素原子が共有電子対を引きつけてしまった その結果どうなるかって言ったら
ページ50:
分子の間に電気的な偏りが生じるんですね この分子の中での電子の偏り (電気的な偏り) を表す指標を極性といいます 基本的に、その結合の組み合わせが違う原子同士であれば生じるものです 同じ原子同士であれば、 同じ力で引っ張ることになるから極性は生じないんですね ここまでは2つの原子の間における結合を見てきたのですが 極性がそのまんま分子全体の極 性とすることができたんだけれども 多原子分子だったらどうでしょうかってことを見ていきます そしたら、極性の観点から 分子を2つに分けていきますね 極性分子...分子全体として極性があるもの 無極性分子... 分子全体として極性がないもの ちょっと言い換えてみると 極性分子は、 極性が分子全体で打ち消されないもの 無極性分子は分子全体で打ち消されるもの そして、すぐに無極性分子だなと識別できる超簡単な形があるんです 原子の形と種類が どの方向に引っ張る力も反対側に同じ力があって打ち消されている これはすぐに無極性分 子だって、判定してもらいたいわけです。 この際に、分子の形っていうのもやっていきますね この文章の形を考えるときには、 皆さんモデルの形を考えてください そして、その形には、それぞれ名前が付いていますと ①線形 ex) Ho, co2 ③三角錐形exlots H @ th presa quatiri ex) H₂O ⑨正面体形 ex) CH4 H H 大きく分けて、この4つです H HCH
ページ51:
水素分子や二酸化炭素分子などの直線形 水分子などの折れ線形 アンモニア分子などの三角錐形 メタン分子などの正四面体形 直線形・正四面体形に関しては周りにくっついている原子が全て同じ種類なのであれば極性は ないです 形は良くても種類が異なれば極性ってのは出てきてしまいますよねって 一方で、折れ線形・三角錐型みたいなやつは必ず極性分子になります 例えば、直線形の二酸化炭素 右と左で同じ力で綱引きをして引っ張っているわけです そうす ると同じカなのだから、相殺するわけですよね。 でも、折れ線形はそうはいかないわけです 水の場合、 全体として酸素の方が電気陰性度強いので上のほうに電子が偏ってしまうんです ね その偏りが極性ですから出ちゃうわけ 三角錐型も中心の窒素に向かって均等な角度で引っ張っているから、よさげに見えるんだけれど も この3人とも斜め下から引っ張ってますよね そうすると実は上向きのほうに偏りが出てきてしま います。 分子の形を判別する方法は、 至ってシンプル ①電子対同士はできるだけ離れようとするんです 中学校で習ってると思いますが、 電子ってマ イナスじゃないですか。マイナスとマイナスは反発する関係ですよね。 斥力ですね。 メタンとかは 中心の炭素原子が4対の電子対を持ちますよね 出来る限り離れようとするから正四面体の形 になるよ ② 非共有電子対も分子の形を考える時だけは共有電子対と同じように扱う 二酸化炭素 中心の炭素原子が2組の電子対を持ちますよね ただ今回は二重結合でしたね ただ今回は1 組として見做す これが出来る限り離れようとするわけだから、 直線形になりますよねってことです 異なる種類の原子が共有結合をした場合 電気陰性度が大きいほうに引きつけられてこの原 子間の電気陰性度の差によって生じる電荷の偏りが、 極性になるよってことです そして、ついでに高分子化合物の話もしておきます (教科書によっては書かれているため 書かれてなかったら飛ばすことをお勧めします)
ページ52:
高分子化合物... 非常に多くの原子が共有結合でつながってできた巨大な分子からなる化合物 (分子量が10,000以上) この高分子化合物を形成している単位 構成単位って言ったほうがいいですかねこれを単量体 (モノマー)と言い、これが繰り返し共有結合でつながった構造のことを重合体(ポリマー)といいま す 単量体は、小さな分子でこれがめっちゃつながると重合体になるよねということです プラスチック 代表例でございます ちなみに、高分子化合物の対義語として 分子量が小さいものは低分子化合物と呼ばれますね 多数の単量体が重合して高分子化合物を形成しているわけです ・単量体(モノマー) +84 重合体(ポリマー) イメージとしてはこんな感じです そして、高分子化合物と言うのは 生物が生命活動によって作り出す天然高分子化合物 デンプンとか、タンパク質とかDNAとか RNAなどの核酸ですね それと、人間が人工的に作り出す合成高分子化合物 ポリエチレンとかポリエチレンテレフタラー トとか
ページ53:
O= これは付加重合のイメージ ① 結合 ル こ ID ただの白丸と線がついてる白丸 (わかりやすいように以後、黒丸と呼ぶ)がありますよね 単量体の丸を2つ書かせていただきました こんな奴がたくさんあると思ってくれな これ=じゃなくて、二重結合な そうすると、片方の結合が切断されて伸びるみたいな感じになるんです おててを広げてるようなイメージ それがどんどんつながっていってって感じですね。 そして、縮合重合のイメージね 縮合と言うのは、分子と分子の間で1部のパーツが取れてこのパーツは低分子化合物です この低分子化合物が抜けてその空いた部分を埋めるように、 ガチっとぎゅっとって表現したほ うがいいのかなみたいな感じでくっつくんですね だから、たくさんの単量体の間から 低分子化合物が抜けて抜けて抜けて抜けてその間を ぎゅっとぎゅっとぎゅっと て感じのやつです (抽象的すぎますね。)
ページ54:
こんな感じです 単体 低分子化合物 VL ⑩- 縮合重合...ポリエチレンテレフタラートなどが例になるんですがテレフタル酸とエチレングリコー ルの分子の間で、 水のような簡単な分子が取れるですね。 こんな感じです。 付加重合... ポリエチレンなどが例 エチレンが二重結合を次々と開いて、 別のエチレンと単結合をする そんな感じですね そして、もう一つだけやりたいことがあって 有機化合物と無機物質 有機化合物... 炭素を含む化合物 それ以外を無機物質といいます ただし、例外暗記してほしいの二酸化炭素とか一酸化炭素とかシアン化合物系 これは炭素を含むんだけど、無機物質になるから要注意ね 化学結合④ イオン結合 イオン結合... 金属元素と非金属元素の間にできる結合 代表例で言うと塩化ナトリウムですかね ナトリウムと塩素のイオン結合を見てみると やっぱり、最初は不対電子の共有から始まるんですよ 化学結合の③で説明した 塩化水素のやつ覚えてますかね? 電気陰性度が強いのは塩素側ですよね 水素分の電子が塩素に持ってかれちゃうんでしたよね そうすると、水素は電子を1つ失ってしまったので、水素イオンに 塩素は余分に1つ電子を受け取ってしまったので、 塩化物イオンになりますよね
ページ55:
今回は、それをナトリウムと塩素にしてみましょう ナトリウムは金属元素ですから 電気陰性度としては低めでしたよね 一方で、塩素は非金属元素ですので電気陰性度が高めですよね つまり共有電子対を引っ張る力が強いのが塩素側です と、なるとナトリウムくんの電子が1つ持ってかれちゃうんですよね そうすると、ナトリウムは電子が10個になりますつまり、陽イオンになるわけです。 一方で、塩素は1つ多く持ち帰っちゃうんですねそうすると陰イオンですよね プラスとマイナスですよ 中学校の時にあったあれが思い浮かびますでしょうか 同じ符号の場合は互いに退け合う斥力が働きましたけど今回はそれぞれの符合が違いますね 引力が働くんですよ。 この引力は静電気的な引力 (クーロン力)といいます このクーロン力によって結びつくのが、 イオン結合の特徴です イオン結合をもっと深掘りしていくと 金属元素由来の陽イオンと 非金属元素由来の陰イオンが クーロン力によって結合するこの結合をイオン結合という そして、共有結合と違う点に関してはプラスとマイナスの間に働くクーロン力によって形成される ものだから 連続的に結合するという性質があります 結晶粒子が規則正しく並んでできた固体 特にイオン結合によって生じた結晶をイオン結晶といいます そして、イオン結晶の物質は基本的に水に溶けて、イオンになるんです 電離でしたね。 電離、、、物質がイオンに分かれること これは第二章の原子の方でも説明しましたけど、もう一回言っときます 水に溶けて電離する物質を電解質 そして水に溶けても、電離しない物質を非電解質といいます そして、ほとんどのイオン結晶の物質は電解質だ 硫酸バリウムや炭酸カルシウムはイオン結晶であっても電離しない 沈殿を形成しやすいもので すよね そして、イオン結晶の特徴の続き 固体は電気を通さないけれども、水に溶かして水溶液にしたりしてあげると電気を通す 固体だと、 イオン同士がイオン結合で結びついて動くことができないから だけれども、水に溶かすとイオンが自由に動けるようになるから、 電気を通せるようになるんです ね そしてもう一つ硬いけれど脆い イオン結合も比較的強めの結合なんですよ 陽イオンと陰イオンが強く引き合うから だから、イオン結晶 融点が高くて、硬い性質を持つんですね
ページ56:
でも外部から力が加わっていくと 陽イオンと陰イオンの配列がずれてしまう そうすると同じ符 合のイオンが近づく 皆さん、この後の展開、大体わかりますよね 反発するんです だから比較的簡単に割れる このように、ある決まった方向に対してパカッときれいに割れるんですけれどこの性質のことを 劈開といいます 漢字が少し難しいですが 「へきかい」と読みます イオン結晶の代表例、、、 塩化ナトリウム炭酸カルシウム炭酸水素ナトリウム・水酸化ナトリウム など 化学結合 ⑤ 組成式 先ほどまでやってきましたね 共有結合の結晶は1部 組成式で表す そして、イオン結晶 これは常に組成式で表される そしたら組成式ってなんですかって話です 組成式……物質を構成する成分元素の種類の比率を最も簡単な整数比で表した式 簡単に言うと 原子とか陽イオンと陰イオンの数を最も簡単な整数比で表そうって言うことです そしてここでは組成式をやった上で、その物質の名前の付け方っていうのもやっていきます 例えば、塩化ナトリウム Na:Cl = 1:1 化学式で表すとNaCl 塩化銅 Cu:Cl=1:2 化学式で表すとCuCl お分かりになられますでしょうか? 塩化ナトリウムはナトリウム1個に対して1個の塩素 つまり1:1の割合で結合しているから NaCl になるよねっていう感じの話です 今までいろいろな式が出てきましたけど、 全部化学式なんですよ 化学式って結構大きいグループでして その化学式の種類に電子式とか構造式とかイオン式とか組成式とか分子式 みたいな感じであ るわけです 話がそれてしまいましたがそれでは組成式の作り方についてやっていきますね そして、組成式の中にイオンの電荷は書かないよねって言うところを要注意です 陽イオンと陰イオン クーロン力によって結びつきますよね その際にプラスとマイナスは打ち消 されるからですね そして、作り方の前に1つだけ名前の付け方についてやっておきますね 改めてこの物質の名前なんですか? 塩化ナトリウムですね。 NaCl 実は、日本語って後ろの方がメインに聞こえるんですよ 例えば夏祭りにあるチョコバナナとかっ てバナナのほうが多分メインですよね なんか、バナナチョコって言っちゃうとバナナ風味のチョコレートかみたいな すいませんチョコレートがメインだと思ってる方には申し訳ないです
ページ57:
化学式って世界共通ですから日本語とはやっぱり感覚が違うわけね 日本語ではメインは後ろに持ってくる ただ大体の国がメインを前に持ってくるんですよ だから、塩化ナトリウムっていうのは日本語の名前の付け方ね ナトリウムの方が多分メインだ から後ろに持ってきてるの でも、化学式は世界共通だから前に持ってきてるのわかりますよね NaClは化学式では前だけど日本語には後ろに持ってくる だから、 化学式を物質名に直すときは、後ろから読んであげるんですね そして、まず、物質は 陽イオン、陰イオンの順番に並べてあげて下さい ちょっと陽イオンを赤文字で 陰イオンを青文字で表すとこうなります 化学式 NaCl 物質 塩化ナトリウム そしたらお待たせしました。 本格的にやっていきます。 ①陽イオンと陰イオンの価数の比を求めてあげます (この場合の符合に関しては捨象する) ②価数をもとにタスキ掛けしますね 実は、これで終わりですといっても、 これが意外と苦手な人が多いと思うので、 裏技みたいなも のを教えます。 多分裏技ではないですけどね。 例えばマグネシウムイオンと塩化物イオン マグネシウムイオンは価数は2+ですので2ですよね そして塩化物イオンはですね そうすると 打ち消し合わないのわかります? でも打ち消し合わないといけないわけですよ どうやったら正負の電荷が打ち消し合うのか そしたら、塩化物イオンの部分を"にしてあげればいいんですよね
ページ58:
Mg2+:CI- =1:2 になるわけですよ だから、そのままMgCl2となります 物質の名前の付け方は後から読めば良いので、 塩化マグネ シウムですね。 文字で説明しているところは、基本的に裏技 (?) で そして画像でやってるときは正攻法で解い てますから そしたら、実際に練習してみましょう 問1 カルシウムイオンCa2+と塩化物イオンCIが結合した物質を組成式で書きなさい、またその 物質の名称を答えなさい。 そしたらやっていきますよ cat, c ※が省略されている! step1 価数化 =2 step2 タスキがけ イオン→ Ca2+ cl 2 価数 →Cach2 サ そして物質名は後ろから読んであげればいいから、 塩化カルシウムとなります ただ、皆さん教科書ではこんな風に書かれてると思いますけれども ステップ2の段階でイオン をそのまま書いたんですですよね ただ、これだと紛らわしいので、上側の価数と符号は一旦と取っ払っちゃいましょうか ただ、まあイオンって言う認識は持っといて欲しいなと思います 出来る限り間違えないようにす るための策に過ぎないので 問2に入る前に、 実は組成式は少し厄介なところがありまして 括弧がつくことがあるんですよね その問題はどのように考えていけばいいのかって考えやっていきます。 例えば、カルシウムイオンCa²+と水酸化物イオンOHが合わさったらどうなるか 水酸化物イオンの方が1つ足りないですよねだから、これを2個用意してあげて。 Ca 2+ OH- =1:2 だからCaOH2になりますよね
ページ59:
と言うところが間違いだって気づけますでしょうか 中学校で習った化学式の基本に立ち返って考えてみましょう 例えば、二酸化炭素 CO2 さて、この小さい2は何を意味しますか? 直前にある酸素が2つありますよってことですよね ただ先ほど出てきたCaOH2の2は何を意味 しているんでしょうか? 水酸化物イオンが2つですよね。 直前にある水素が2つじゃないよ 実は、このままだとカルシウムが1酸素が1水素が2みたいに読み取れちゃうんですよ でも、本当はOHの塊が2つあるこの意味で書きたかったんだよ そのためにOHに括弧をつけてあげればいいんですね だから正しくはCa(OH)2となります 物質の名前の付け方は後から読んであげればいいから 水酸化カルシウムとなりますね 同一の多原子イオンが二箇以上ある場合は、その多原子イオンに括弧をつけてあげる 問2 アンモニウムイオンNH4 と硫酸イオンSO42-が結合した物質を組成式で書きなさい また その物質名を答えなさい。 Mynt Sau step1価数化こに2 Step2 タスキかけ イオン→NH4 Sou 必電荷は若願 している 2 価数 2(NH4) Sou 2 504 そして、物質名は後ろから読んであげて、 硫酸アンモニウムとなります 化学結合 ⑥金属結合 やっぱり化学結合は不対電子の共有から始まるんですけれども 金属って電気陰性度は比較的小さかったですよね お互いに引っ張る力が弱いってことだから 共有電子対はどっちの原子のものにもならなくなっちゃう そうすると、この電子たちは自由に動き回ることになります この自由に動き回る電子のことをそ のままですが自由電子といいます。
ページ60:
この時金属原子っていうのは電子を失うことになるのはわかりますね そうすると陽イオンになる んでした だから、すべての陽イオンで自由電子を共有しているみたいなことになるわけね こんな感じで、 自由電子によって金属元素の陽イオンがつなぎ止められてできるような結合を金 属結合といいます この金属結合によってできる結晶のことを金属結晶といいます そして、金属結晶の特徴に関しては中学校でもやってますね シンプルに金属の特徴って捉え ちゃっていいです。 ①熱及び電気伝導性が高い、、、 金属中を自由電子が移動することによってエネルギーが伝えら れるため ② 金属は叩くと薄く平たく広がる性質を持つこれを展性と呼ぶ ③伸ばしてあげると細く線状に伸びる性質を持つこれを延性と呼ぶ ②、③→変形するだけで簡単には切れない (原子の位置が多少ずれても、適した位置に移動して 結合力を保つため) ④ 金属は特有の光沢を持つ これを金属光沢と呼びます→自由電子が光を反射するため だから、自由電子がすごい重要なんですね 金属結合においては、1つの原子あたり、 自由電子の数が多くなるほど結合が強くなるそして融 点も高くなります。 そして、自由電子の数が同じって仮定した場合は、 原子半径が小さいほど金属結合は強めって なりますね そしたら、今まで出てきた3つの結合をまとめていきますね 共有結合、、、 非金属元素同士の結合、、、 分子式で表す イオン結合、、、 金属元素と非金属元素の結合、、、 組成式で表す 金属結合、、、 金属元素同士の結合、、、 組成式で表す 化学結合 ⑦ 配位結合 これは共有結合に関連するような結合なんですがちょっと難しいです。 一方が非共有電子対を提供してそれを共有することで生じる共有結合の1種を配位結合といい ます でも生じる形は、 共有結合と見分けがつかないようになってます 私はお弁当でよく例えるんですけれども 例えば、消費税を考えない500円のお弁当があります これを2人で250円ずつ出し合って一緒に 食べましょうっていう割り勘方式が共有結合だと思って
ページ61:
配位結合は奢り方式みたいなものなんですね 片方の原子が自分の持っている非共有電子対をまるごとプレゼントしてもう片方の持っていな い子を仲間に入れてあげるみたいな 僕が2つとも電子を出してあげるから 君は電子を持たない状態でおいでよって でも、この2つのお弁当に関しては食卓に並んでしまったら、 見分けがつかないんです だから、共有結合なんですけど 配位結合はスタートがちょっと特殊なだけって感じです では、本格的な説明に戻っていきますね 例えば、アンモニウムイオンNH4 *を窒素原子の非共有電子対を水素イオンに一方的に付与する ことで、結合が形成されてるんですね H f 水素イオン あげる! 非共有電子対 H:N: H = H:NiH H アンモニウムイオン け オキソニウム イオン f アンモニウムイオンとかオキソニウムイオンではプラスマイナスゼロですよね そしてプラスのイ オンが結合しているから、 全体としてはプラスになるってのはわかりますね そして、 配位結合に関しては、 共有結合と見分けがつかないので、 共有結合と同様に価標で表 すこともできます① とか、あるいは配位結合と共有結合を区別するために 電子対を一方的に与えていることを表す 矢印で表記することもあります②
ページ62:
@ ② H- - N-H け H-N-H け + 錯イオン... 金属の陽イオンに分子とか陰イオンが配位結合することによってできるイオン 金属の陽イオンを主役として周りを他の分子とか陰イオンががっちり囲んだ巨大なイオンみた いな感じ 錯という漢字 入り混じるという意味があります そう考えるとわかりやすいんじゃないでしょうか そして、結合した陰イオンとか分子のことを配位子といい、この配位子の数を配位数といいます 配位結合は非共有電子対を一方的に与えるような結合でしたよね おそらく、化学基礎の範囲では錯イオンで名前とその定義ぐらいしか習わないと思います 物質の命名は、やっぱり後から部品を読み上げているだけなんです 化学結合⑧分子結晶 (発展) 分子結晶... 多数の分子が分子間力によって引き合って規則正しく配列してできた結晶 例、、、 ドライアイス・氷・ヨウ素 分子間力... 分子の間に働く力の総称 代表的な力として水素結合やファンデルワールス力があ る。 分子権力は共有結合とかイオン結合とか金属結合に比べて弱めの結合である 水素結合... フッ素や酸素や窒素と結合している水素原子と別の分子のフッ素とか酸素とか窒素 原子との結合 フッ素とか酸素とか窒素は明らか水素より電気陰性度は非常に高いわけですよ 自分のほうに共有電子対を引っ張る力だから水を例にしますと、 分子中に存在する水素原子と 酸素原子の結合に使われている電子って酸素原子のほうに引っ張られるわけね
ページ63:
そうすると、 水素原子はプラスに帯電して 酸素原子をマイナスに帯電しますよね そうすると隣の同じ分子とクーロン力によって結合が形成されるわけですよね この結合を水素結合って言うわけです ファンデルワールス力... 瞬間的な電荷の偏りが原因となり生じる引力のこと。 極性があるにもないにもかかわらず、分子の中では常に電子は移動しています だから、世の中に存在するすべての分子は、 瞬間的な電荷の偏りが生じてしまうことがあります この偏りのある分子が、 別の分子に接近した際に瞬間的に生じたマイナスとプラスが引き合う わけです 化学結合 ⑨ 結晶 (発展) まずは、最初に金属結晶についてやっていきましょう 金属原子が自由電子によって結合したものですよね イオン結晶にも金属結晶にも言えることですが 結晶を構成する粒子の規則的な配列のことを結晶格子といいます どのように規則性を持って 並んでいますかってことです。 そして、この結晶格子の最小の繰り返し単位のことを単位格子と呼ぶんだ と、いうことです どういうことかって言ったら その結晶格子の中に入ってる 原子とか、分子が いろいろたくさんあるわけじゃないですか だから、その1部分を切り取ってこの部分が最小単位だよねってことです この最小単位が単位 格子 こんな単位の繰り返しによって 結晶格子が構成されているんだなと思っといてくれればいいで す 第4章 化学に関する計算 ここからがおそらく化学基礎でつまずく 難しいと思われる分野なんでしょうね 最初の頃は意外 と楽勝だったけどこの後計算がゴロゴロゴロゴロ出てきて一気にできなくなる人が増える フェーズになるかなと思います 一応出来る限り皆さんにもわかりやすい形でやっていきたいと思 いますのでついてくる覚悟がある人はこの後も見ていってください。 化学に関する計算 ①相対質量 まず相対ってどういう意味ですかっていう話なんですけれども。 漢字を読んで如く 「相手に対す る」という意味です 対義語は絶対ですね。 さて、その相手って何でしょうか? 基準なんです。
ページ64:
基準になるものを用意してそれに対して原子に関する話なんですが 原子の質量ってどのくら い重いのかあるいは軽いのか ていう話なんですね そのまま原子の質量を考えようとすると 原子1個の質量ってめっちゃ小さいから扱いにくいんで すよ そしたら、何を基準にしたらいいのか? 実はこれ結構歴史があってですね 水素原子を基準に した時代もあれば、 酸素原子を基準にした時代もあったんですね。 そして、今までの基準とする原子っていうのが質量数12の炭素原子です 12Cですね。 質量数って何でしたっけ? 陽子と中性子の和でしたね 実際こいつは重さとしては 2.0 × 10-23gなんですけれどもこいつの質量を12と定めます 相対質量... 12Cの質量を12と定めて、これを基準に他の原子の質量を相対的に比べたもの質 量を扱いやすくするために考えられた概念 そして、相対質量に関しては単位はないです 変なもの余計につけないようにしてくだい 質量数1の水素は質量数12の炭素の1/12ですよね だから 質量数1の水素の相対質量は1 とか 質量数16の酸素の相対質量はって聞かれたら? 酸素の質量は質量数12の炭素の16/12ですね 約分すると4/3ですか だから16ですねってこと です。 解法 ①炭素原子1個の重さを測ってあげて ②その重さを無理矢理12という数字に置き換える ③他の原子が炭素の何倍くらい重い (あるいは軽い)かを調べて ④ (炭素より何倍重いか) × 12をしてあげれば、相対質量が出ますよ 化学に関する計算 ② 原子量・分子量・式量 原子量... それぞれの同位体の相対質量に、 それぞれの存在比率をかけて足した値 多分言葉だと伝わらないと思います 元素を構成する同位体の相対質量とその存在比率から求めた平均値みたいなものですね 同位体ってそもそも何でしたっけ? 同じ元素の原子だけど、 質量数が違うものでしたね。つま り中性子の数が異なるんだよね。 水素にも3種類あったね 存在比はそのままですが、 存在する割合のことです それぞれの同位体に対して、 一定の割合である 自然界には同じ元素でも重さが違う同位体が混じってるわけじゃないですか 例えば、塩素で考えてみると質量数35の塩素と質量数37の塩素があるんですね
ページ65:
CとC大体質量数35の方が75%存在しています そして質量数37の方が25%存在してま すと こんな感じでミックスされているわけですよ だったら個別の重さなんかより 平均値を出したほう が便利じゃないですか イメージとしては、皆さんのクラス何人いるかはわからないですけど、とりあえず40人クラスとし ておきましょう 相対質量は一人ひとりの体重 原子量はクラス全体の体重の平均値 質量数は、たとえの中の体重だと思ってね こんな感じね 質量数35のスリムな塩素くんがクラスの中の75%を占めていますよ つまり何人ですか? 30 人ですよね。 そして、質量数37のガッチリな塩素くんがクラスの中の25%を閉めていますよ 10人ですね。 質量数35の塩素が30人いるわけだから 35×30 = 1050 質量数37の塩素が10人いるわけだから 37 × 10 = 370 クラス40人分の合計は、1050+370 = 1420 そしたら、それを人数で割ってあげればいいんだよね 142040=35.5 ちょうど、こいつらが半々だったら36になるけど、 存在比は質量数35のやつの方が大きいですよ だから若干35よりになっているんだっていう話し だからこの塩素の原子量は35.5になります 実際、 普通に解くと 35.0X 25 100 37.07 100 相対登 存在化 =35.5 こんな感じになりますね 結構めんどくさくないですか? なので、 私はこんな公式を立てずにふざけてやってます
ページ66:
そしたらこれの逆はちゃんと説明しますね 塩素には質量数35の塩素と質量数37の塩素の同位体が存在する。 塩素の原子量は35.5であ る。 そしたら質量数35の存在比を求めなさい。 よくあるのは何%っていうのがわかっててそこから原子量を求める問題なんだけれども こういった問題は、そういったことの逆をやってきます これも、同位体の相対質量に、それぞれの存在比をかけて足してあげると、 原子量を求めること ができるよ この考えを利用して解いていきます 片方の存在比がわからないんだからとりあえずこれをxと置いてあげます そうすると、全部で100%なんだからもう片方は100-xと置くことができますよね ac-x 100 (35.0 X 200 ) + (37.0 X (1972))] )+(370x =35.5 35cl X= 0,175 35Cl=75% 37c PC1=25% こんな感じになるわけですね そして、基本的に、 原子量を求める以外の問題であれば、問題文に原子量は書いてあるんです よ そこで原子量を利用して解く問題が分子量とか式量の話になります 分子量とか式量はめちゃく ちゃ簡単ですから。 分子量... 分子を構成している原子の原子量の総和 これは原子量がわかれば勝ったも同然なんですね 例えば、問題文にはこんな感じで出るんです 水の分子量を求めなさい ただし、 原子量はH= 1.0 = 16 とする そうすると、水の化学式ってなんですか? H2Oですよね
ページ67:
つまり、水素が2個と酸素が1個で構成されていると つまり、1 × 2 +16 × 1 = 18 よって水の分子量は18となります そしたら二酸化炭素はどうでしょう? 原子量はC=12です。 そうすると、 炭素が1個と酸素が2個で構成されるのだから 12 × 1 +16 x 2 = 44 よって、二酸化炭素の分子量は44ってわかる ちょっと大きくなるけど 硫酸H2SO4ですね 硫黄の原子量は32です。 そうすると 1.0 × 2 +32 × 1 +16 × 4 = 98 だから、硫酸の分子量は98だよねってやってる事は、 ただ合計なんです 実は式量っていうのもおんなじ感じです 式量… 組成式やイオン式で表される物質を構成している原子の原子量の総和 例えば、塩化ナトリウム NaCIの式量は原子量はNa=23.0 CI = 35.5 とする 23.0 x 1 +35.5 × 1 = 58.5 だから、塩化ナトリウムの式量は58.5とわかるわけです では次行きます Na+の式量を求めよ。 これプラスがついてるけど、どうすればいいんですか? 第二章でも説明したんだけどもこれって陽イオンとか陰イオンになるのは電子のやつですよね どこかで電子が失われたとかどこかで電子を受け取ったとか 今回の場合、陽イオンだから失われていますよね 今は別にそんなことどうだっていいんだけど。 電子はめちゃくちゃ小さいからこいつはノーカウントしましょうってなります 陽子とか中性子と比 べてわずか1/1840程度しかないんですから よって、ナトリウムの原子量をそのままぶち込んであげればいいだけで 23 × 1 = 23 よって、ナトリウムイオンの式量は23と出ました 化学に関する計算 ③物質量①個数・質量・体積 ここからがすごい大変になるかなと思います 新しくmolという単位が出てきます だからなるべく難しくは考えないでもらいたいかなと思います <個数 > 例えば、皆さん鉛筆ありますよね 1ダースという単位は何本だかわかりますか? 1ダース12本です 鉛筆が12本集まったら単位が変わるんですよ。 つまりまとめて考えてい るっていうのがわかると思います。 鉛筆がたくさんあると面倒だから 扱いにくいから 12本を塊として1ダースと置いてるわけです
ページ68:
原子とか分子とかイオンといった粒子 これが6.0 × 1023個 この塊を1molとする molはモルと 読みますね だから、特別なものじゃなくて、単位の1種に過ぎないんだ そんな感じで捉えてもらって結構です 6.0 × 1023 というのは1molに含まれる粒子の個数なんだ そしてこいつに単位をつけてやると 6.0 × 10 23個/molとなる これをアボガドロ定数といいます 皆さんは、幼い頃ね 砂場で山を作ってやってませんでしたか? ちなみに、本人はかなりの頻度でやってたと思います この砂場で作った山を1molとしましょう そうすると砂がめちゃくちゃ集まってできてますよね。 砂の1粒1粒を原子とか分子とかイオンといった粒子だと思って 砂が6.0 × 1023個集まって1つの山であるmolができるよねってことです 覚えなくていいですが、 molは山という意味があるらしい そこからこの例えを思いつきました。 ここは少し内容が難しいので、 まとめを所々入れます まとめ① 原子とか分子とかイオンの6.0×1023個の塊を1molとします つまり、言い換えますと 物質1molの塊の中には、 6.0 × 1023個の粒子が含まれているよってこ とです だから、 6.0 × 1023 個/mol みたいな書き方をします でも、実際あんまり書くのは好ましくないけど人に教える時は molの前にわざと1を補ってお きます そうすると 1molあたり 6.0×1023molですよねということがわかります 公式物質量(mol) =粒子数÷アボガドロ定数 例えば、 3.0 × 1023個の粒子は何molでしょうか? って言われたら 1molあたり6.0 × 1023個 だったら、 それの半分なんだから 0.5molとなりますよね そしたら、次がちょっと難しくなります 2molに含まれる粒子の数を求めなさい これ アボガドロ定数はNAと表されるのでこれをあまりよろしくは無いけれどもみはじみた いなやつで表すと
ページ69:
こんな感じになります 数(個) mol M NA できれば、皆さんは公式からこういった図とかを導けるようになったら、すごい強い武器になる んじゃないかなと思います 別に作るのは無駄。 と思う方は作らないで、 脳内でパッパと計算してください。 では話は戻りまして計算していきますと、、、 mol xアボガドロ定数=粒子の数 ですから 2 (mol) x 6.0 x 1023 (個/mol) ですよね そうすると単位でmol同士で約分することができるってわかりますね つまり、残るのは個数だけです よって、 2 × 6.0だけ先に処理して12 残りの× 1023 をつけてあげれば良いので 12 × 1023個、、、これが答えになります 〈質量〉 では、ここから質量についてやっていきます ここで覚えて欲しい用語として物質1molあたりの質量をモル質量といいます そしてこれは原子量とか、分子量とか式量と一致する そして単位はg/molをつけますよと 分子量とか式量にgをつけた重さになるように1molは定められちゃってるんです 例えば、炭素のモル質量って言ったら 原子量はC=12ですから 1molあたりの質量と言ったら12gです これをモル質量では12g/mol として表してるだけなんですね そしたら水はH=1.0 = 16ですから 分子量は18でしたね だから1molあたりの質量は18g モル質量では18g/molとなります 塩化ナトリウムもさっき求めましたけど 58.5 だから 1molあたりの質量は58.5g モル質量 58.5g/mol この時の物質量は
ページ70:
公式 物質量 (mol)=質量÷モル質量 アルミニウム54g これは何molですか? アルミニウムの原子量は27です つまり、モル質量は27g/molですね つまりこれで1mol分ですから 質量が54(g) そして モル質量は27g/mol これを割り算してあげればいいわけですよね 54(g)÷ 27(g/mol) これを計算すればいい そして単位でgを約分することができますね だから2molというふうになります これもみはじみたいにやると g ma g/wel こんな感じですね では、次 水酸化ナトリウムNaOHが0.20molは何gですか? 原子量は、H=1.0、0=16, Na = 23とする まず、分子量を求めてあげると 23 × 1 +16 × 1 +1.0 × 1 = 40 だから、モル質量は40g/molですよね 0.20 (mol)×40(g/mol) = 8.0g 単位同士の約分はできるよね molは行けますね 残るのはg だから、これが答えです < 体積 > 物質1molあたりの体積をモル体積といいます この際、体積だから 温度と圧力が関係するんですよね だから、これを定めちゃうんです。 この条件のことを標準状態といいます この標準状態ってどういう条件なのかって言ったら温度 は0℃ 圧力は1.013 × 105Pa 圧力に関して言い換えますと 1013hPaですよね。 1気圧です。
ページ71:
で、この標準状態において すべての気体は1molあたり22.4Lの体積を占める これがもうわ かってるんですね 公式物質量(mol) = 気体の体積 (L) モル体積 (L/mol) では、問題やっていきますね 酸素44.8Lは何molですか? 最初の問題は、全て直感的にわかりそうだけど、 一応公式を使ってときますね 44.8(L) 22.4(L/mol)=2(mol) 単位はLが約分できて残るのはmol だから2molとなります 私、わざわざ単位の約分の話をしてるんですがたまに 何molですか? ではなくて物質量を 答えなさいって言い方で出してくるときに 単位の約分をしておくと、 結構楽かなと思ったので そしたらみはじ 形式のやつを用意しますね 22.4 mol Yuel そしたら、 窒素が0.25molだったら何Lでしょうか? 0.25(mol) x 22.4 (L/mol) = 5.6 (L) 単位の約分を行ってLが残るよね だからこれが答えになる 実際このモルに関する公式を3つ攻略していきましたが 教科書には書いてあるんだよ でも私は単位さえ覚えてしまえば、 公式なんて覚えるのは無駄だと思っちゃってます 実は、単位を覚えてれば 単位を約分するだけで答えが意外と簡単に求めることができます 単位を分数のように扱って約分で消していくこれを私はお勧めしています。
ページ72:
化学に関する計算 ④ 物質量 ② 個数と質量と体積の相互変換 先に問題を提示しておくと 水54gに含まれる水分子はいくつですか? みたいな問題が出てきます この問題はとりあえず後回しとしておきますけれども、考え方っていうのをやっていきますね 物質量は数の単位だったんだ 固体・液体だったらgを使うよね さらに気体の場合はLを使って 表せたりしたんだよね 物質量と粒子の数を変換するのに使うのはアボガドロ定数ってのがありましたね 6.0 x 1023個/mol そして、物質量と質量を変換するのに必要だったのがモル質量でしたね。 この変換したい物質の分子量だとか式量だとか原子量とかですよね この原子量とか分子量とか式量にg/molをつけてあげればよかっただけですね そして、物質量と体積を相互に変換する場合 必要なのはモル体積ですよね 22.4L/mol そしたら、ここで考えて欲しいのは、まず物質量を経由するってことなんです そしたら、最初に提示した問題を解いていきましょう 水54gに含まれる水分子はいくつでしょうか? まずgだから、質量の話をしている そしていくつでしょうかだから数の話をしている。 では、この問題をまず2つに分解してみましょう ①水54gは何molですか? ② ①で求めたmolに含まれる粒子の数はどうなりますか? これを解いていきましょう ① まずはモル質量を求めてあげる 水の分子量は18なので 54(g)18(g/mol) これを計算すると、 単位のグラムが約分できて 残るはmolだけだから 3molですね ②3molに含まれる粒子の数は? 1molあたりに含まれる粒子の数が6.0 × 1023 それが3mol分あるわけだから × 3してあげれば いいよね てことで、 18.0 × 1023個、 これが答えになります そしたら、次の問題ですね 二酸化炭素 5.6Lは何gですか? ① 二酸化炭素 5.6Lは何molですか?
ページ73:
② ①で求めたmolは何gですか? ちなみに、二酸化炭素の分子量は44でしたね まず 5.6(L)-22.4(L/mol) 単位の約分が起こって molだけが残る ちなみにこれ計算しますと0.25molとなりますね ②0.25mol gを求めるのにモル質量がわからなくちゃいけないので分子量にg/molをつけて あげればいいだけでしたから 44g/molと そしたらgを求めていくわけですが 0.25 (mol)×44 (g/mol) これを計算すると molは約分できて残りはg 計算すると11gになりますねこれが答えです。 化学に関する計算 ⑤ 化学反応式 ① 係数の付け方 先に問題を掲示しておきましょうか 以下の3つの反応を化学反応式で表しなさい ①水を電気分解して、 水素と酸素が生じる反応 ②ブタンを空気中で燃焼させた際に、 二酸化炭素と水が発生する反応 ③アンモニアと酸素が反応して、一酸化窒素と水ができる反応 まずそもそも化学反応って何でしたっけ? 化学反応... 物質を構成している粒子の組み合わせが変化して、 別の物質に変化する反応の総 称 物理変化と化学変化っていうのでやりましたね 化学変化と化学反応は同じものです 化学反応式... 化学反応を化学式を用いて表した式のこと 化学反応式を作る上で、 すごい重要な事は化学反応の前後で、原子の数及び種類は変わらな いよってことです これ質量保存の法則なんて言われたりしましたねこの法則の名前は覚えておくといいです 後 で化学基礎で出てくる5つの法則をやりますがその1つで後で詳しく説明しますから。 そしてもう一つは、 係数は最も簡単な整数比で表す そして、よく間違える人が多い反応する前の物質を反応物 そして反応後の物質を生成物とい いますがこれを=で結んじゃう人がすごい多い。 正しくは→で結ぶんですよね。 AとBが反応してCとDが生成したこの状況を化学反応式で表すと A + B → C + Dになります 簡単に言うと、こんな形を取りますよと
ページ74:
基本的に→のように1方向に対して伸びるものが多いです だけれどもこんな矢印があるよっ て言うことも覚えときましょう この両方のやつは、 どの場合に使うのかこの向きってそもそも何を表してるかって言うと反応す る向きです →、、、 左から右に向かっての反応で一方通行である つまり左向きはないと (不可逆反応という) 、、、 右向きの反応も進むし、 左向きの反応にも進む (可逆反応という) これは反応によって違いは様々ではありますがね 可逆反応の場合は、左向きの反応も存在するわけですからこの左向きの反応は逆反応ってい う 負の反応って言いたいのはわからなくはないですけどね では、実際に解いていきましょうか 複雑な化学式の物質の係数を1としましょうってことです 何を言ってるかって言うと ①番ですよね H2O→H2 +O2というのはおかしいんですよ なぜなら、左右で、 酸素原子の数が合っていないからですね 左辺では 水素が2個と酸素が1個ある 右辺では水素が2個と酸素が2個ある どこからともなく酸素が湧いてくるっていうわけでは無いですよね だから、係数合わせをしてあげないといけないわけですね 複雑では無いけれども、水の係数を1と仮定しておきます そうすると水素分子の係数も1になる はずですね。 ところが、 酸素原子の係数は1/2個になります はい、 分数が出てきてしまいました。 係数は分 数ではいけないんです。 だから、 全体を2倍してあげることで 2H2O→2H2+O2 となるわけです これで両辺で、 原子の種類も数も一致しているのでこれが化学反応としては 正解になります ②はちょっと難問です ブタンを空気中で燃焼させて、 水と二酸化炭素ができる反応。 ちなみにブタンの化学式はC4H1ですね カセットコンロのボンベでお馴染みのやつです。 そして、燃焼と言ってるから、 酸素が絡んでくるのがわかると思います 今回は先に答えを掲示しちゃいます 画像の①、②はどのような操作を行っているのか それを 文章で解説していきます
ページ75:
(1) CH + (13³) 0₂ ->(+) C %₂ + ( 5 ) H₂ e 0, +2 ② 酸素原子13個 X 2... @ 2Call +130→8co2+10H2O サ ここで皆さん1つテクニックです 炭素と水素だけからなるような有機化合物を炭化水素っていい ます。 つまり、化学式で表すとCxHyの形になるもの こいつを燃焼すると、 空気中の酸素と反応して、二酸化炭素と水が発生するんですね 炭化水素が完全に燃焼するとそこに含まれていた炭素原子は全て二酸化炭素になります 二酸化炭素分子の中に炭素は1つですよねということはもともと炭素原子がx個あったなら 二 酸化炭素もx個必要になりますよね そうすると炭化水素の炭素の数だけ二酸化炭素ができるんだから 二酸化炭素の係数に関して は、とりあえず炭化水素の炭素の数を入れてあげればいいですね、、、① 同じように、 炭化水素に含まれている水素に関しては全部水になりますね ただ、水の場合に関しては 水素原子が2つセットになってるっていうところ要注意です もともと、水素原子がy個あったんやったら2つずつセットにしていくと 出来上がる水分子の数っ ていうのは y÷2個になりますよね だから 炭化水素の水素の個数を÷2してあげて 水の係数とします... ③ そうすると 酸素原子はいくつできるかってカウントすると 4CO2で8個 5H2Oのところで5個合 計13個ですね だから、酸素分子の係数は13ってやっちゃダメですよ 酸素は2つペアですよね。だから係数は 13/2としておきます とりあえず1番厄介なブタンの係数を1と仮定しておきます ③ そして、係数に分数が出てるやつがいますね 分数はダメなので× 2をして払っちゃいます、、、 ④ これで反応式の完成です ③アンモニアと酸素が反応して、 一酸化窒素と水ができる反応
ページ76:
ここではさっきのパズルみたいなやつだと 本気で式が複雑になったときに限界があるな、、、 と感じてしまう人がいると思います 数学が得意な方にとってはここはあまり苦ではないと思うん ですが、多少時間がかかります まだ決まっていない係数をabcdとかを使って 方程式を使っていくと言う解き方を未定係数法と いいます その言葉そのものですね。 これもちょっとややこいので先に答えを掲示しちゃいます ①(a)N(+13 +(b)02 (c)NO+(火) 20 ・Nについて a=c ・Hについて3a=20 1 0について 26=ctd ② ea=lと仮定する ・ルについて ひこしから1 ・Hについて3=2d」20:3 " 0について S 26=122 No d = ² ² →26=1/2→6=2/27 b= ⇒10+/120x4.@ 5 4 ④ Nts + 4 @ 4NH+50→40+6H20 ①はまず係数を abcdと置きました ②はそれぞれの原子について 左右の原子の数を=で結んで方程式を作っています ③複雑な式の係数を1と仮定する、、、 係数は、 あくまで比率さえわかれば良いので 別にどこ1と仮定してもいいんですけれどもね 複雑そうなものを1と仮定するとめちゃくちゃ楽になります 一応今回はアンモニアを1としていま す。 はい、そこから②で立てた方程式を解いていきます ④ ③で仮定した後の方程式を解いた結果をそれぞれのabcdに代入する ⑤ ④で代入したら係数に分数ができてしまうので全体を4倍する これで式が完成します 化学に関する計算 ⑥ 化学反応式②
ページ77:
この問題を考えていきましょう (問題提供者:金稔さん) 標準状態でプロパンC3Hの燃焼反応の化学反応式は C3H8 +5023CO2+4H2O である (1)2.0molのプロパンが燃焼すると何molの二酸化炭素が生成するか (2)3.0x 1023個のプロパンが燃焼すると、 何molの水が生成するか (3)3.0molのプロパンが燃焼すると、 何gの水が生成するか (4)2.0molのプロパンが燃焼すると、 何Lの二酸化炭素が生成するか (5)3.0×1023個のプロパンが燃焼すると、 何Lの二酸化炭素が生成するか この問題を考えていく前に、 簡単なやつで考え方を身に付けていきましょう 窒素と水素が反応してアンモニアができる 実際にこれは係数をつけて、 化学反応式として書いてみますね N2 +3H2 → 2NH3 この前の係数って何を表してるんですか? 大丈夫ですかね 要は、めちゃくちゃ簡単に言うと 窒素分子が1個あって 水素分子が3個あって アンモニア分子が2個ありますよ これだけです 一旦とりあえず数を増やしていきましょうか まず、窒素分子を6.0×1023にしてみます アボガドロ数ですよね。 そうすると水素とアンモニアはどうなるかわかります? 水素は窒素の3倍あるんだから6.0 × 1023 × 3つまり 18.0 × 10 23 アンモニアも水素の2倍あるのだから 12.0 × 1023 ですよね そうすると、 窒素は1mol 水素は3mol アンモニアは2molですよね だから、 今個数をmolで表現してみました そしたら、これをLに直してみましょうよ 1molあたり22.4Lですから 窒素は22.4L 水素は22.4L × 3 アンモニアは22.4L ×2 ここからある程度わかりますかね 化学反応式の係数の比というのは物質量の比だよ 私はこれを言いたかったわけです つまり、質量の比でもあれば体積の比でもあるんだと ちなみに、これを表にすると
ページ78:
( // 716 fb N₂ +31₂ >>>2NH, ma l (ee) 1 3 2 (x 6.0x10" 3x 6.0 x10" 2x6.ax 10's 3X g1X28 3X 2 2X 17 L1x21.4 PX 22.4 2X 22.4 このようになります では、実際にプロパンの問題を解いていきましょう C3H8 +502 →3CO2 +4H₂O とゆうか、いきなり解説です 表を作ってみると ( Calte +502 - 300₂ + 4 H₂O 1716 mal (ee) 15 3 4 1×6.0×10" 5x 6.0 x10 346.0x10's 4X 6. axles [ 576040" 4x 6.0x6" g √x 40 5x32 √x40 3844 4X18 5X22.43422.4 4X 22.4 1X22.4 こんな感じになると思います これを元に考えていきましょう。
ページ79:
この表はテンプレなんでね 作れるようにしといて欲しいなと思います (1)2.0molのプロパンが燃焼すると, 何molの二酸化炭素が生じるか まず、基本となるものがプロパンが1mol そしたら二酸化炭素は何molか 3molですよね でも、今回は2.0mol燃焼しているわけですから 二酸化炭素は6molですよね (2)3.0 x 1023個のプロパンが燃焼すると、 何molの水が生成するか 1molあたり6.0 × 1023 でしたよね つまり3.0×1023は半分なので 0.5molですね プロパン1molが燃焼した結果生じる水は4molだ つまり、今回は半分燃焼しているので、 水が生じるのも半分ですよね よって2mol (3)3.0molのプロパンが燃焼すると、 何gの水が生成するか 1molあたり18gの水が生じる ただ係数は4なので、 18×4をしてあげて72ですかね これは1molのプロパンが燃焼してできた水の質量ですよね そしたら3.0molだったらどうでしょう 72 × 3 = 216 よって、 216g (4)2.0molのプロパンが燃焼すると、 何Lの二酸化炭素が生成するか 恒例通り、 1molから考えていく 標準状態において、 1molは気体に寄らずに22.4Lですよね ただ、二酸化炭素は3molだから22.4 × 3をしてあげて67.2 2.0molのプロパンを燃焼させているわけだから 67.2 x 2 = 134.4 よって134.4Lが答えになります (5)3.0 x 1023個のプロパンが燃焼すると、 何Lの二酸化炭素が生成するか プロパン1mol では 6.0 × 1023 個 3.0 x 10.23個 つまり0.5molですよね そして、二酸化炭素を見てみると 22.4 × 3 = 67.2と でも、これは1molのプロパンが燃焼した ときに生じた二酸化炭素だから 0.5molの基準に直してあげると 33.6L これが答えになります 化学に関する計算⑦濃度 多分ね 化学基礎をやってる中で 濃度って好きって言う人があまりいないと思います その前に、まずちょっと基本的な用語を覚えてもらいたいんですね 一応中学校でも軽くやってます
ページ80:
食塩水を思い浮かべてもらいたいんですけど この時、食塩というのは溶けているものですよねこの溶けているもののことを溶質といいます そしてそれを溶かしている液体側 水とかが多いですけど、 この液体側のことを溶媒といいます そして、混ざり合った全体のこと つまり溶質と溶媒を合わせて溶液といい、 特に溶媒が水だった 場合の溶液のことを水溶液といいます 質量パーセント濃度... 溶液全体に対して溶かしたもの(=溶質)が何%を占めているか そして、こんな公式を習ったと思います 質量パーセント濃度(二溶型(木)×100 溶液は L+溶媒 例えば 90gの水に 10gの食塩を加えました 全体の100gのうち、食塩は10gだから 濃度は10%になりますよね さらに、水を加えたら、 当然 溶質の量は変わらないけれども濃度は下がっていきますよね そしたらそもそも濃度って何なのって話ですよ 溶液の量に対する溶質の量の割合です 割合の計算は中身全体をしてるだけなの 全体の要素の中でもそれを構成する中身は何%ですか? ただ、%に直したいから、 x 100してるだけです 溶質25gを水100g溶かした水溶液の質量%濃度を求めなさい。 なんて言われたら 全体分の中身ですよね 全体は125gとなりますね その中身 (=溶質)は25gあるんだ だから、25/125 = 0.20 そして、これを%に直したいから ×100して20 よって20%って言うふうに求めるよね でも、皆さんせっかく先ほどまで物質量って考え方を勉強したじゃないですか それを使って濃 度を求めてみましょうよ。 てことで、モル濃度の考え方を勉強します 先にいいます モル濃度の単位はmol/Lです さて、皆さんわかりますでしょうか? mol + L
ページ81:
と、いうことです 結局、濃度って溶液に対する溶質の割合なんだよね 実はこれも同じ これがモル濃度の定義っ ぽくなっちゃいますね ただ、質量%濃度と異なるのは 溶液の単位はgだったんだけどLを使います そして、溶質もgを使ってたけど molを使います つまり、モル濃度って何かって言ったら 溶液1Lあたりに溶質が何mol溶けていますか? と、いうことです 公式はこんな感じ 濃度(m 溶質(mol) 澪液(い では、実際に問題を解いていきましょう 2.0molの水酸化ナトリウムを水に溶かして 全体で4.0Lとしたその時のモル濃度を求めなさい 余裕ですよね 2.0/4 = 0.50 よって、 0.50mol/Lが答え でも、実際は少しひねった問題が出てきますね そしたら、少しひねった問題を出してみましょう 4.0gの水酸化ナトリウムを水に溶かして全体で2.0Lとしたその時のモル濃度を求めなさい そうなんです 質量になっちゃってるんですよ。 だからまずgをmolに直したいわけです ちなみに、水酸化ナトリウムの化学式はNaOHですから モル質量を求めていくと式量g/molですから、40g/molですね そしたらmolを得たいから gを約分してあげればいいんじゃないですか? 4.0 ÷ 40 = 0.1 そうすると、 0.1molと出てきましたので 後は、シンプルにモル濃度の公式にぶち込んであげればいいわけですね 0.1 (mol) 2.0(L)=0.05(mol/L) よって、 0.05mol/L そしたら、最後の問題を解いていきます 塩化ナトリウム4.0gを水200mLに溶かしたでは、モル濃度は まず、ここでこの問題文の単位を見てみましょう mLですって でも公式ではLでした これだとまずいので、直すしかないわけです 何倍すればいいんですか? 1/1000 倍ですね 1000で割ってあげればいいわけです そうすると0.2L になるかなと思います
ページ82:
水酸化ナトリウムのモル質量は先ほどやりましたが40g/mol というか 先程と同じ過程なので、 0.1となります ではモル濃度の公式にぶち込んであげて 0.1(mol) 2.0(L)=0.50(mol/L) よって、 0.50mol/L 化学に関する計算⑧ 化学の基本的な法則 ここでは、計算というよりかは5個ほど有名な法則があるので、 それを提唱した人物と法則の内 容をセットで覚えてくださいよって言う暗記フェーズになると思います。 ただ、結構難しい用語で説明されていることが多いので、例え話とか砕き話とかします では、まず1つ目の法則ですね ・定比例の法則... 同じ1つの化合物の中では、 その成分元素の質量の割合は一定である 1799年 ジョゼフ・ルイ・ブルーストによって提唱 原子って決まった数で構成されてるじゃないですか 化合物ができるときに原子って半分になっ たりしませんよね。 1個とか2個とかいいキリがいい数字で結びつくわけです 例えば、水を例にしてみると 水分子って水素原子2個と酸素原子1個からなるじゃないですか 世界中のどこで水を調べたとて 2:1のルールは変わりませんよね そして、原子は、 種類によってそれぞれ1個あたりの質量というのが決まってるわけですね 水素原子の質量を1とすると 酸素は16だと 水素の場合は2つあるから それぞれの比は2:16=1:8だ どんなに大量の水を使ってもあるいはたった1滴の水でも中身はこの全部ね1:8の質量だけ ど、セットで構成されてるんですよねだから、 全体の重さも比は常に一定になるよねってことで す ・倍数比例の法則... AとBの2つの元素からなる化合物が2種類以上ある場合、 一定量のAと化合 しているBの質量は化合物の間で簡単な整数比で成り立つ 1803年 ドルトンによって提唱 なんか言葉がちょっとごちゃごちゃしてて難しいですね ちょっと噛み砕いて説明してみます 同じ材料を使っても、 組み合わせ次第で別物ができるけどその中身の比率はキリの良い数字 になりますよってことです 例えば、炭素と酸素で例を出すと こいつらがくっつくときに2つのパターンがあります
ページ83:
炭素1個と酸素1個で一酸化炭素 あるいはい 炭素1個と酸素2個で二酸化炭素 ここで、 法則を、文章に当てはめてみると 一定量のA... 炭素を1個として固定する 化合しているBの質量、、、くっついている酸素の質量 そうしますと 一酸化炭素の酸素は1個分 二酸化炭素の酸素は2個分の質量になるわけじゃな いですか この重さを比べると1:2ですよね こんな感じで簡単な整数比になりますよ。 こういうことです 酸素原子とかは半分に割ってくっつけるなんてできませんから 整数になるんだよ。 ・アボガドロの法則... 同一圧力・同一温度において、同一体積に同じ数の分子が含まれる 1811年 アボガドロによって提唱 気体の種類が何であっても、 温度と圧力が同じであれば同じ大きさの箱に入る粒子の数は同じだ よね 上砕くとこんな感じになります 重い酸素原子と軽い水素原子 軽い方がたくさん入りそうじゃないですか? ただ気体の場合は、そうは行かなくて 分子は粒そのものの大きさに対して粒と粒の間の距離 がめちゃくちゃ広いからです 東京ドームのグラウンドを思い浮かべてもらいたいんですけどそこにポツンとサッカーボールが 1個だけあります そのボールがスイカだろうがテニスボールだろうが、 ドーム全体から見たら、 そんなのただの誤差 ですよねだから粒が大きくても小さくても入る数は変わらないんだよってことです ・質量保存の法則... 化学反応の前後で全体の質量は変化しない 1774年 ラボアジェによって提唱 ちょっと定義がざっくりなので詳しく説明します 化学反応が起きても反応に関わってきた物質全体の重さは 化学反応の前後では変化しないよ ねと この法則は、 中学校の時にやってますよね 化学反応は原子の組み合わせとか並べ方が変わるだけであって 原子そのものが消えたり現れ たりはしないわけです イメージとしては、あれ レ○ブロック 赤いブロック2つと青いブロック1つを使って, 車を作ったとしましょうか それを一旦バラバラにします 同じものを使ってロボットを作りましたと。
ページ84:
でも使っているブロックの種類と数って変わってないですよねだから、この車とロボットの重さを 測ったとて、変わりませんよね ただ、重さが変わったと、勘違いしやすいケースがあって 木を燃やすと 軽くなった 燃えたときに、二酸化炭素とか水蒸気は逃げていってしまうその分 が減ったってだけです。 そして、鉄を燃やすと質量がちょっと増えます 空気中の酸素が鉄と結びついて 酸化鉄となった際に、 酸素分が増えちゃってるからですよね ・気体反応の法則 ... 気体同士が反応したり、反応によって気体が生成するときに、 それらの気体 の体積間には簡単な整数比が成り立つ これはあんまり詳しく説明しませんが、アボガドロの法則ありましたね 同じ体積だったら、入っている粒子の数は同じだと その反応する粒子の数が、 そのまま体積の比に出ているよって 実はただそれだけの話なんです 第5章 酸・塩基 酸・塩基 ① 定義と基本的性質 ここからは酸と塩基についての話ですが、 まず2つ定義があります。 そこで、最初に基本的なやつから入ってきます 何を持って酸と呼ぶのか 何を持って塩基と呼ぶのか おそらく、中学校では 酸・アルカリで習ってると思うんです 酸性とかアルカリ性とか ですがこれからアルカリのことに関しては塩基と呼ぶこととします まず、普通に酸塩基の性質を見ていきますね リトマス試験紙とBTB溶液とフェノールフタレイン溶液での変化を見てみましょう
ページ85:
酸性 中性 アル カリ 小 リトマス試験紙 赤 BTB溶液 フェノールフタレ ン溶液 x × 赤 メ…変化なし こんな感じですね 酸の性質だと 金属を溶かすよねとか、酸っぱいよね。 つまり酸味があるってことね。 塩基は苦かったりね そしたら酸に共通する性質を見ていきます 例えば、塩酸HCI 電離する様子を化学反応式で表すと H+ +CI- 酢酸CH3COOH CH3COO- +H+ さて 酸の共通するところはお分かりになられますでしょうか? どの酸が電離しても何かしら共通のものを出してますね 共通して水素イオンがある 酸の性質は、水素イオンが関係しているんだよ こういうことです そしたら、塩基についても同様に考えていきます 水酸化ナトリウムNaOH NaOH→Na+ + OH- 水酸化カルシウム Ca (OH)2→Ca²++2OH- はて、共通するところは水酸化物イオンですね 水酸化物イオンが塩基性たる所以なんです こんな感じでやってきたんですが 酸の性質を酸性 そして塩基の性質を塩基性といいます
ページ86:
では、少し厄介な話をします 二酸化炭素やアンモニア 水に溶けると弱酸性や弱塩基性を示すものです HCIやCH3COOHにはHがそもそも化学式中にある NaOHやCa(OH)2はですね OHがそもそもあるわけですよ CO2にHはありますか? NH3にOHはありますか? ないですよね。 でも、皆さんは身近でこいつらが弱酸性とか弱塩基性を示すっていうのは知ってる人が多いと思 います 水素イオンとか水酸化物イオンの要素は無いですよね でも水に溶かすと必ず出てくるんですよ 今大ヒントを言いました。 はい、水です 溶媒の1部である水が反応するんです 自分の中にHとかOHを持っていないとか出せないから水と反応して初めて酸・塩基の正体を表 すんですよ 二酸化炭素の場合は 自分の中にHを持っていないけれども 水と反応すると炭酸になります H2CO3ですよね H2CO3 →H++HCO3- この際に、水と反応する際にね 水素イオンを投げ出してます アンモニアは、この逆で水と反応をする際に水素イオンを奪ってます てことで、アンモニアの反応式を書くと NH3 + H2O→NH4+ + OH- となりますね 酸は水溶液中で電離して、 水素イオンを生じる物質だ 塩基は水溶液中で電離して、 水酸化物イオンを生じる物質だ と、こんな感じで定義しました この酸塩基に関する定義のことをアレニウスの定義といいます 教科書によってはアレーニウスの定義って書かれているやつもあります では今からよくわからないイベントをやります 酸代表の塩酸と硫酸 そして塩基代表の水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムには今から電 離してもらいます (?)
ページ87:
Hcl →H++cl 2H++So^- 4 NaOH→Na++OH Ca(OH)2→Cl+20H こんな感じになると思います そして、見てもらいたいのは水素イオンの直前の係数と水酸化物イオンの直前の係数です まず酸について 塩酸が電離した後の水素イオンの係数は無いんですけど、 1ですよね そして、硫酸に関しては、 水素イオンの係数は2です つまりこれは酸が持つ 水素イオンの数と言えるんですよねこれを酸の価数といいます だから、 水素イオンの係数が酸の価数になっているんだ そして、塩基も同様です 水酸化ナトリウムが電離すると、 水酸化物イオンの係数は1ですよね 水酸化カルシウムの場合は2ですよね 塩基が持つ水酸化物イオンの数ですのでこれを塩基の価数といいます そして、表現なんですが 塩酸は水素イオンを1個持つから酸の価数は1ですよねだから、これを1個の酸といいます そして、水酸化カルシウムとかは水酸化物イオンを2つ持つわけだから 2価の塩基 そんな感 じで表現するわけです 今の見てもらって 化学式で価数を判断するって事はある程度できます ところが、例外もいるんですよあえてさっきは出したのに、 今回の例では使わなかった酢酸です CH3COO - +H+ こんな感じで電離してましたね はい、1価の酸ですね とりあえず電離して出て行けるものは端っこのやつっていう認識を持つ と良いかもしれません
ページ88:
酢酸のお尻についているHが電離して水素イオンになったよねと 頭とかお尻についている水素イオンとか水酸化物イオンがとりあえず電離するんだなと。 一旦、ここからもう一つの定義の話に入っていきたいと思います 先ほど説明したアレニウスの定義とは、ちょっと違ったやつです しょっちゅう教科書とかにも載っているやつ 気体の塩化水素と気体のアンモニアを混ぜてお互いに気体だから空気中で出会って反応する わけですよね そうすると、塩化アンモニウムという物質ができます 反応式で表すと HCI +NH3 →NH4CI 分子と分子が反応して 塩化アンモニウムってイオン結晶です 空気中で、この2つの気体が出会う際にイオン結合をするわけですよね じゃあその時にどうなってるのって言う話をしていきたいと思います アンモニアが塩基として働く場合 水に溶かした場合に水分子から水素イオンを受け取ってこ れによって生じたのはアンモニウムイオンNH4 そうすると塩化物イオンとアンモニウムイオンがイオン結合をしてできたものなんだなってわか ると思います そしたらですよ アンモニアはどこから水素イオンを貰ってきたんか すぐ反応を見てわかると思うんですが 塩化水素からもらってます 塩化水素がアンモニアに水素イオンを与えているわけですよ 言い方を変えてみるとね この際に、塩化水素側は水素イオンを与えている物質だ そして、アンモニアは水素イオンをもらっている側だ つなげると 塩化水素が水素イオンを出してアンモニアがそれを受け取っているんだ この時に水素イオンを出す物質、 与える物質のことを酸 もらう物質を塩基とするんです こんな感じで定義しましたこの定義をブレンステッド・ローリーの定義といいます ではブレンステッド・ローリーの定義によれば 水とかでも状況によれば酸になり得るし, 塩基とかにもなり得るんですよ まさにこれなんですが
ページ89:
@Hce + H+₂a →cè + Hie 塩芸 オキソニウム イン ②CH, Coo¯ + 1+20 -> CH3 Coolt tat 酸 ①の反応です 塩化水素と水が反応して塩化物イオンとオキソニウムイオン あまり聞き馴染みないですね、、、 見るところはオキソニウムイオンですね 1価の陽イオンですよね 今回の水の役割は 塩化水素の水素イオンを受け取ったんですよ オキソニウムイオンは水が水素イオンを1つ受け取ってできた形ですから はて、受け取るということは塩基でしたよね ②の反応です 酢酸イオンと水が反応して、 酢酸と水酸化物イオンができたよ こんな反応でございます 酢酸イオンが酢酸になっている 何か気づくことありますでしょうか そこの部分に、水素が追加されてるわけですよ 水素イオンですよね さて、どこからもらっていたんでしょうか? 水ですよね。 だから、今回の水は酸となります 酸・塩基②酸・塩基の強弱 例えば、皆さんは酸って聞くと、 塩酸とか硫酸って言う危ない酸だ そんな多分印象を持ってい るんじゃないかなと思います その通りですけれども。 一方でリン酸、酢酸、クエン酸とかはあんまり危なくなさそうだなって言うイメージがあるんじゃない でしょうかね それが酸とか塩基 今回は酸だけで言わせてもらいましたけど 強弱に関係があるんですよ
ページ90:
今から強酸、弱酸、強塩基、 弱塩基 に分類していきたいと思います でも、皆さん覚える事は少ないです 代表例は丸暗記しちゃってください。 強酸 塩酸HCI 硫酸H2SO4 硝酸HNO3 弱酸 酢酸 CH3COOH リン酸 H3PO4 強塩基 水酸化ナトリウムNaOH 水酸化カリウムKOH 水酸化カルシウムCa (OH)2 水酸化バリウムBa (OH)2 弱塩基 アンモニア (水あり) NH3 + H2O そして、これらの電離の式を画像で SA + Hce → H+ci H2SO4→2H++800- HNO,H+No- WA CH, Cool2 CH3coo+H Ho Pou 3H++Por こんな感じになります 以後, 先生とかによるかもしれないですが 私の場合 SB → + Nool Na++ OH- KOH→K++OH Ca(alt)2→Ca++ 20代 BaLottle Bat+201 WB NH3 theo E nhà tốt + 強酸をSA、 弱酸をWA、 強塩基をSB、 弱塩基をWBと表すこととします このルールを忘れちゃう可 能性もありますので、 その際は忘れてるなと思っといてください。 多分、皆さんが持ってる教科書の段階ではですよ 表にまとまってると思いますが。 これぐらいの基本的な奴らについては物質名と化学式と価数と強弱はセットで覚えてください 酸に共通するものって何でしょうか? 水素イオンを出すことでした。
ページ91:
水素イオンがあるから、酸としての性質 酸性を示すわけですよねだから水素イオンがたくさん ある条件だから、酸としては強いよねと そして、SAとSBに共通する事は、 電離度が1に近いんです 電離度α≒1 そもそも、電離度って何かって言いますと 電離度... 酸や塩基を溶かした分があって、 その中でも電離しているものの割合 そして、この電離度は、記号αを用いて表す 公式 電離度α=電離している酸 (あるいは塩基) の物質量(mol)÷溶けている酸 (あるいは塩基)の物 質量(mol) 少し電離度の説明をすると 酸とか塩基を100個溶かして その中で100個電離したら これは電離度が1ですよね そしたら、 100個溶かすと言う条件は変えずに1個だけ電離しました 電離度は0.01ですね そして、電離度αが取り得る値は0 <α≦1となります 0よりは大きいけど 1以下だよね つまりSA、SBはほとんど全て電離していますよってことです。 だからよ 電離した結果、 水素イオン (水酸化物イオン) がめっちゃいっぱいになるわけですよ だから酸(塩基)として強いわけですよね 全部右側に反応が進行しているわけだから そしたらWAとかWBだったらどうなるか 実際SA・SBと反応に出てくる矢印が違うのわかりますかね? 強い奴らは→ 弱い奴らは つまり、矢印が両方なんですよ 可逆反応ですね。 酢酸を例に取ると 酢酸が電離する方向もあれば、 電離しているイオン同士がくっついて酢酸に戻るみたいな反応も あるわけです ちなみにこれ同時に進行しています つまり、 電離度で言ったら 電離するけど、 またすぐに戻ってしまうから 1にはならないんですよ むしろほとんど電離しないです。 だから、 電離度は1に対してすごく小さい 大体電離度は0.01くらいですかね だから、 水素イオン (水酸化物イオン) が少ないから、弱いよね
ページ92:
酸塩基 ③pH まず、新しく勉強することの前に、水は電離しているこの話をしていこうと思います 水って溶媒のやつそのものだよね とかって皆さん思いましたでしょう 実はほんとにわずかなんだけれども、 電離はしているんですよ 画像で表しますね 120→H+o 1.axlo me/L この1.0 × 10-7mol/Lというのが気になっている方 これ何かって言いますと、どのくらいわずかかです それをモル濃度を使って表現したものだよってことですね 水1Lに対してたった1.0 × 10-molしか電離していないわけですよ ほんとにわずかですよね だから無視できる位には小さいわけですよ 水素イオンのモル濃度も水酸化物イオンのモル濃度も同じでございます つまり、これを日本語の式で表しますと 水素イオンのモル濃度=水酸化物イオンのモル濃度=1.0×10-7mol/L ただ、皆さん 水素イオンのモル濃度だとか 水酸化物イオンのモル濃度だとか 言葉としてすご く長いですよね 言いにくいですよね ( 圧) そこで教科書とかにも、 参考書とかにも物によっては、こういった略記号が入ってます 水素イオンのモル濃度、、、 [H+] 水酸化物イオンのモル濃度、、、 [OH-] そして、皆さんは、この記号を読むときは 水素イオンのモル濃度 なんて呼ばないです 日本語も実は省略されてて 水酸化物イオンと同じですが(のモル) この部分は省略していい です だから、読み方としては水素イオン濃度とか水酸化物イオン濃度とか これからはこの略記号をめちゃくちゃ使うので覚えといてください そしたら次はいよいよ本題ですね
ページ93:
pH (水素イオン指数) ... 溶液の性質を表す度合い 酸性・中性・塩基性 皆さんは試験とかでこの文字を書くときすごい要求です pは小文字 Hは大文字だからな そして、0から14まであるわけですよ そしてその真ん中の7を取りましたと。 この時の7は中性 そして7の値から数が小さくなるここが酸性の領域のわけですよ。 0に近 いほど強いわけですね。 そして、逆に7より数が大きくなる 塩基性の領域のわけですね 14に近いほど塩基性が強い わけです だから、とりあえず7から遠ざかれば強いんですよ 14 3 酸性 中性塩基性 こんな感じですね ちょっとそれぞれ0と3と7と11と14について 水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度を指数で表し てみましょう [H+]= 10° 10-3 10-7 10-11 10-14 [OH-] = 10-14 10-11 10-7 10-4 100 さて、指数で何か気づく事はありますでしょうか 水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度 上下で並べましたけどすべて上下で足してあげると- 14になっていると言うところ、 気づいてもらいたいわけです そして、もう一つ気づいてもらいたいのは、 水素イオン指数の値と水素イオン濃度の値が対応し ているところですよね ここが本題なわけですから これはシンプルに公式です 本来は、 対数と言うものを用いるのですがおそらくこれを習う人は対数は習ってない人が多いと 思います
ページ94:
そのため、 化学基礎の教科書では、 より直感的にわかりやすくなっている だから基礎の範囲で は使わないでおきます なので、直感的なので、シンプルに丸暗記していただいて結構です [H+] = 1.0 × 10 ^ (mol/L) の時にpHの値はnとしますよこういった決まりがあります。 そして、こういった問題が、 よく出ます 0.010mol/Lの塩酸のpHを求めなさい ただし、 完全に電離するものとする。 言い換えれば、電 離度は1である。 とりあえずpHを求めたいわけだから 水素イオン濃度がわかればいいわけですよ 塩酸は水素イオンと塩化物イオンに電離する この塩酸が0.010mol/Lだから、 当然全て電離しているわけだから、 そこから生じてくる水素イオン も塩化物イオンも両方とも0.010mol/Lだよね 何がわかればいいの 水素イオンのモル濃度がわかったんだからこいつにスポットライトを当て て考えてあげると [H] = 0.010mol/L そしたら、これを 1.0×10 - (mol/L) こんな形に持ってきたいわけですよ さて 1.0 × 10-2mol/Lの形になりますよね よってpH=2というふうになる そしたら、もう一つのパターンを勉強していきましょうよ 0.10mol/LのNaOH水溶液のpHを求めよ ただし、 電離度は1とする。 (問題提供者: 俺様は伝説 のそうま様ださんより) 水酸化ナトリウムは電離すると、ナトリウムイオンと水酸化物イオンですよね 水酸化ナトリウムが0.10mol/Lなわけですよ これが全て電離するわけです そうすると、ナトリウムイオンも水酸化物イオンも同じ 0.10mol/L さて、皆さん絶対やらないで欲しいことがあります 0.10mol/L これは1.0 × 10 - 1 だから pH = 1 だ これは間違いだと言うこと そしたら水素イオンなんてないからわからんよ だけど、 足したら-14になるんですよね この性 質覚えてますか? これ使えそうですよね [OH-] = 0.10mol/L つまり 1.0 × 10-1mol/L そしたらここからわかることです そしたら、水素イオン濃度はどうなんですかと言われたら1と何かを足して14にすればいい んです - -13ですよね だから [H+] = 1.0 × 10-13 となるので pHは13となります そしたら最後は希釈系の話をしてます
ページ95:
希釈とは溶液に溶媒をさらに加えて、濃度を薄めることです そして、数字が1個変わると、 イオンの数は10倍ほど変わりますから 例えば、こんな計算問題が出ます 例) ①pH 2の酸性水溶液がある。 これを水で1000倍希釈するとpHはいくつになるか? なので、1000倍薄めました 数字が1つ変わると、 イオンの数は10倍変わるわけじゃないですか 1000=103ですから 3個ずれるわけですよ そして、7のほうに向かっていくわけですよね 7を超える事は無いですけど。 今が2ですから 2に3を足してあげるよって5 pH5､､､答 次の問題 ②pH12のアルカリ性水溶液がある。 これを水で100倍希釈するとpHはいくつになるか? 100=102だから 今12ですよね 薄めるって事は7に近づくわけですよ よって12-2=10 pH10、、、 答 ③pH 5の酸性水溶液がある。 これを水で1000倍希釈するとpHはいくつになるか? これ1番と解き方は同じで 1000=103 だから7に近づいていくわけ 5+ 3 = 8 よって、答えはpH 8となるわけです ここで皆さん私が言ってることを間違いを指摘できますか? もともとは酸性だったじゃないですか それをめっちゃ薄めてアルカリ性になりました おかしいよね まず、中性になるわけでもないし ということは7にめちゃくちゃ近づくけど 6なのはわかりますかね よって、答えはpH6となるわけです めちゃくちゃ薄めのpH6です 酸・塩基 ④ 中和 塩の分類 中和…酸と塩基が、 お互いの性質を打ち消し合う反応 この際に、酸と塩基が反応しあって 2つの物質が生成されるんですね この後、 中和の反応式を勉強しますがその時覚えておくと良いでしょう。 まず皆さん大体検討つくと思うんですけど 水素イオンと水酸化物イオン混ざったら何ができると思いますかね? なんとなく水って答えると思います まず1つは水ができます。
ページ96:
そして、水ができると同時に余ったもの同士コンビを組んで塩ができる この塩 漢字の読み方ね 「しお」じゃないよ 「えん」だよ だから、水と塩ができるってことを押さえておけば、 何も難しいことなんてないんですよ だから、 反応式を書くときは、水を先に作っちゃうといいよ ちなみに、塩の定義みたいなのですが 酸の陰イオンと塩基の陽イオンが結びついてできるもの なんだってことを抑えましょう 簡単に言えば、残り物が結びついてで塩です また、こいつら出てきますけど 代表例として塩酸と水酸化ナトリウムですね こいつらを中和させていきます 塩酸は塩化水素の水溶液ですよね 水酸化ナトリウム水溶液って言われたら水酸化ナトリウム の水溶液です 塩化水素も水酸化ナトリウムも両方とも電解質ですから電離するんだよね 塩酸だったら、水素イオンと塩化物イオン 水酸化ナトリウム水溶液だったら、ナトリウムイオンと水酸化物イオン このように電離しているわけですよ 塩酸と水酸化ナトリウム水溶液でそれぞれがコンビを作っていたんだけど また、違うコンビができちゃうわけです 水素イオンと水酸化物イオンが出会ったらすごく相性が良くて 僕たちで水になろうってなるわけ ですよ そしたら残った塩化物イオンとナトリウムイオンはどうするんだい? だから仕方がない 水素イオンも水酸化物イオンも行っちゃったから。 僕たちコンビ作って、塩化ナトリウムになろうねって(多分嫌っていう感情はあるのかな?) HCl + Naclt→ Nacl+HQ 水 H+ Ch Nat CH だからこんな反応式になります 1つの水素イオンと1つの水酸化物イオンで1つの水ができる そしたら、皆さん 化学反応式を書く練習をしていきましょ
ページ97:
① 塩酸と水酸化カルシウムの中和反応 これちょっと大変ですね 係数合わせが出てきます。 ②HC+CaCol)→CaCl2+2H2O 1+C 24 ca2crt x2 21120 2H++Cl2 塩 水 解き方を解説しますね まず水素イオンと水酸化物イオンを見つけますでも水酸化物イオンは係数が2ついてますよね そしたらHCIの部分を2倍にして ちょうど数が合うので、これで水を完成させます そしたら余ったもの同士でコンビを組ませてあげて 塩化カルシウム(塩) となるわけです そして、②硫酸とアンモニアの反応です アンモニアの場合って結構特殊で最初に考えるべき事はいくつ水素がもらえますかと 1つのアンモニアだと1価の塩基ですよね だから受け取れるのは1つだけ。 でも、 硫酸は2価で すよ 水素イオンを2つ出したいわけですよ。 だったらアンモニアを2倍しましょうよって話になるんです ItoSoy +2NH3→(NH)2 Sac Hz 途中経過 (Son +20m²) J Sou そうすると、 反応式はこんな感じになります さて、水がないですね 実は中和反応は水が生じないものも含みますので要注意。
ページ98:
そして中和の結果、 生成したものに塩がありましたよね この塩は実は3種類あります 酸由来の水素イオンが残っている酸性塩 塩基由来の水酸化物イオンが残っている塩基性塩 水素イオンも水酸化物イオンも残っていない正塩 てな感じですね 酸性塩の例、、、炭酸水素ナトリウムNaHCO3 硫酸水素ナトリウムNaHSO4 塩基性塩の例、、、 塩化水酸化銅(II) CuCI (OH) 水酸化塩化マグネシウムMgCI (OH) 正塩の例、、、塩化ナトリウムNaCl 塩化カルシウムCaCl2 そして、大体の人が勘違いするので、これだけは言っておきます 塩を水に溶かしたときに正塩は中性 酸性塩は酸性 塩基性塩は塩基性を示す 必ずこうなると は限らないということです 例えば酸性塩の例で出した炭酸水素ナトリウム 水に溶かすと弱塩基性を示します 硫酸水素ナトリウムはそのままだけど強酸性を示す そして、塩の液性については強いものが勝つんですよ SAとSB WAとWBの組み合わせでできた塩に関しては正塩の場合は中性 WAとSBの組み合わせでできた塩に関しては塩基性 SAとWBの組み合わせでできた仕様に関しては酸性 わざと、私 SAとSB WAとWBの組み合わせでできた塩に関しては (正塩の場合は) 中性と 言いました だけど 酸性塩の場合に関しては、加水分解しないで電離して水素イオンが生じる から酸性となるので要注意です そして、最後に、これだけやっちゃいましょう 弱酸・弱塩基の遊離(発展) これも教科書に書いてあるとか書いてないで、 適宜読んでくれるとありがたいです 発展内容は 雑に説明します。 強いものが塩となって弱いものが遊離する ほんとにこれだけです 弱酸とか弱塩基は、 電離度が小さいから電離がしにくいんですよ 見方を変えてみてください。 電離しにくいって事はくっつきやすいってことです。 これを頭に入れて見てみてください 例えば、弱酸の塩+塩酸→強酸の塩+弱酸 酢酸ナトリウムと塩酸で例えましょう CH3COONa+HCl の反応で 弱酸からなる塩は水中で電離して、 弱酸由来のイオンを生じるわけですね 酢酸ナトリウムの場合は、 電離して酢酸イオンを出すよねと ここに塩酸とかの強酸を加えてあげると、 逆酸由来のイオンと強酸から電離した水素イオンがくっ ついてきて、弱酸ができるわけです
ページ99:
こんな感じで、 弱酸からなる塩と強酸を混ぜると弱酸が生じるんだよ。 このような反応を弱酸 遊離反応といいます 反応式の作り方に関しては、 結構簡単で 2つ反応式を作って、それをまとめてあげるって言う形になります まず、その2つの内容なんですが 1つは、弱酸を含む塩に関するもの もう一つは強酸に関するもの そしたら、 電離した陽イオンと陰イオンで新しいペアを作ってあげて終わりです 後は塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの反応 そうすると、弱塩基からなる塩は水中で電離して弱塩基由来のイオンを生じますよね そこに水酸化カルシウムとか、そんな強塩基を加えると 弱塩基由来のイオンと強塩基から電離 した水酸化物イオンがくっついて弱塩基のアンモニアができると こんな感じで弱塩基からなる塩と強塩基を混ぜると弱塩基が生じますこの反応を弱塩基遊離 反応といいます 酸・塩基 ⑤ 中和滴定① ここから少し内容が難しくなります 中和滴定って結構ちょっと長くてですね ①~③まで続く予定です ①中和反応の量的関係について ②中和滴定とは 実験器具の使い方と 実際の実験のやり方 ③滴定曲線についてといろいろな滴定 では、中和反応の量的関係と言うものを見ていきましょう 皆さん水素イオンと水酸化物イオンが反応すると何ができますか? 大丈夫ですよね 水ですね。 どっちも水素イオンも水酸化物イオンも係数は1です つまりこいつらは同じ数です。 言い換え れば同じmolですね この同じ数とか、 同じmolというのが大前提です つまり 酸から生じる水素イオンの物質量と塩基から生じる水酸化物イオンの物質量は等しいだと 結局、中和の量的関係っていうのはこれに行き着くんですよ
ページ100:
そしたらこれはどのように考えていけばいいかということを話していきます 例えば、硫酸を考えていくときに 2価の強酸ですね 電離すると 2H+と言うところが出てきますよね 硫酸1molが電離したとすると、 水素イオンは何mol出てくるか 2mol出てきますよね 硫酸3molが電離したとすると、 水素イオンは6mol 皆さんは、もともとの硫酸のmolを2倍して求めたのではないかなと思います この2倍の2ってど こから来てるかって言ったら 2価の2なんですよ つまり、皆さんが求めたのは酸のmol ×酸の価数をしたと 実は、これが最初の行き着くって言った 酸から生じる水素イオンなんだ 塩基も同様に塩基のmol ×価数 だから、 公式としては酸のmol x酸の価数=塩基のmol × 塩基の価数 となるわけですね 今回関係はあるのは物質量と価数 だけですから、強弱とかは関係ないから ね よく教科書とか参考書に書かれているやり方を出来る限りわかりやすく説明しますね VL) v(ML) a価の酸 r 6位の塩基 モル濃度:c(mol/L) モル濃度: C'(ral/L) 体 a価の酸とbの塩基を用意しました この2つの液体を混ぜ合わせたときにぴったり中和することとしてこいつらにはどのような関係 があるのかっていうのを見ていきます まず、いきなり2つをやろうとすると、 大変になってしまうので 酸 だけで考えてみようと思います 酸の物質量×価数 の部分なんですけど価数はもうわかってるわけですよ
ページ101:
そしたら明らかにモル濃度とか体積を利用するんだなってことがわかると思います それで溶質の物質量を求めたい場合に濃度×溶液の体積をしてあげればいいから これを式として、書いてみるとC (mol/L) xV (mL)/1000 となります そこでCとVはわかると思うんですけど 1000ってどこから出てきたんだって話なんです Vを1000で割っている理由です ヒントはmLの方ですよ 1500mlを1000で割ると 1.5ですよね さて単位はなんでしょう。 1.5Lですよね だから、1000で割っている理由はmLをLに直しているわけですよ だからV(mL)/ 1000 というのはLになるんだ そうすると、 C (mol/L) と単位の約分が起こりますよね そうするとmolを得ることができる 塩基も同様に/1000をつけてあげてくださいねってことです 公式は丸暗記しないでくださいね 文字が何でそしてどのように導けるかっていうのが大事です からとりあえず何をやっているのかがわかればいいです 問題が出てきたときに、慣れていればすぐできるんだろうけど慣れてないうちは問題文にチェッ クとか入れてあげて下さい では、問題演習行きましょう 0.10mol/Lの硫酸10mLとちょうど中和する0.050mol/LのNaOH水溶液は何mLか (問題提供者: 俺様は伝説のそうま様だ さんより) さっきの図で使った文字をそのまま代入していきます 0.10mol/Lはモル濃度ですよね 何についてのモル濃度かと言ったら 硫酸について つまり酸で すよね だから、これをCとして代入します 硫酸の価数は2 ですから、 a = 2とする 10mLが体積Vですね そして、0.050mol/Lは塩基についての話ですからC'としておく そして、水酸化ナトリウムの価数は1ですね b = 1とします。 そして、問何mLですか? つまり体積ですね。 v' とします。 そうすれば余裕ですよね
ページ102:
公式 腹の 酸の物質量(mac)数=塩基の物質量(mac) X価数 1000 0.050 1'=2 0.1ome/L X 10(+2) Xx2 = 0.0504/LXX/ 1x2=0.050 い=40 40mL + よってこのようになります 酸・塩基⑥ 中和滴定② 中和滴定…濃度がわからない酸あるいは塩基の濃度を求める操作で中和反応の量的関係を 利用する 濃度が既にわかっている溶液 これを標準液と言いますが、 これを使って 濃度がわからない溶液 試料ですね これの濃度を求めていきましょうよってことです。 そして、中和滴定に出てくる4大道具 ビュレット・コニカルビーカー・ホールピペット・メスフラスコですね この道具の形と用途 そしてそれが共洗いっていうのをやっていくんですがそれが必要かいら ないかっていうのを見分けてもらいたいと思います。 形に関しては、私の雑なイラストでやっていきます
ページ103:
ビュレット コニカル ビーカー ホール ピペット メスフラ スコ 見ての通りなんですが 私はこのようにして、絵が下手です。 致命的ではありますが笑 では、ビュレット 図では結構短く見えますけど全然そんなことなくてめっちゃ長いです 先端にコックが付いてます こいつの役割はシンプルで 水溶液を滴下することです 上から液体を入れてコックを開いてポタポタポタ、、、 って 感じですね そして、メモリが付いているのでそこを滴定する前に見てあげるんです そして滴定した後の差 をとってあげればその分が滴下された分ですよね そして共洗いが必要です なぜならば中に入れた標準液が壁面の水とかによって濃度が薄まっ てしまうからですね では、次 コニカルビーカー 別にこれ三角フラスコとかでも代用はできます 何が違うのかって言ったら、 コニカルビーカーの 方が口がちょっと広いです。 あと、メモリがついてます 役割としては、水溶液を混合するって言うことです 滴定した溶液を入れておいて ビュレットからたらして中和反応を起こさせるためのって感じで すね 混ぜるときに少し振り回すんですよ 強く腕全体を使ってやんないでくださいね 手先で軽く振ってあげるだけですからねさすがにいないとは思いますけどね 共洗いはいらないです 粒子の数さえ正しければ、 多少水で薄まろうが中和反応には影響が出な いからです 次にホールピペットはガラスでできたストローみたいな見た目をしています そして中が軽く膨ら んでいるような形状です。
ページ104:
そして、よく見てみると、上のほうに線みたいなのがあるんです この線を標線といいます。 ここまで測って10mL ですよ そういったです 水溶液を正確な量を測り取るものがホールピペットの役割なんだってことです そしてホールピペットは共洗いが必要です ここで先ほどから出てきている共洗い とは何か説 明します 共洗い... これから使う液体であらかじめ器具の内側をゆすいで置くこと なぜこんな面倒なことをするのかって言ったら 正確に0.1mol/Lと決まっている液体があって 水で、洗いたてのピペットで吸うこととします 共洗いしていないとピペットの内部に残っていた水と混ざっちゃって 濃度が、ほんの少し薄まっ てしまうわけです せっかく正確に測り取ったものがパーになります 最後にメスフラスコですね こいつにも標線があります ものによるんですけど、 100mL用であれ ば標線で100mLでちょうどですね これの用途は主に2つあるんです 1つは水溶液を正確に希釈する 希釈は先ほど説明しましたね よくあるのは、 市販の食酢で実験をすること ホールピペットで10mL測り取って 標線まで水を入 れていって10倍に希釈するとか もう一つは一定濃度の水溶液を調整することです 共洗いはしないですだって希釈をするときに結局水を入れちゃってるんだから別に共洗いす る必要は無いよね 純水で濡れたまま使用する。 そして共洗いの覚え方 ビュレット・ピペット共洗い、 メスフラ･コニカル純水流し 滴下する方が共洗い 受ける側が純水流し 滴下するものは正確な濃度じゃないといけないけど受ける側は受けた物質量は一定であるか ら では本格的に実験をやっていきます といっても、文章だけですので頭の中で想像しながら見ていってください。 残念ながら、私の家は理科室ではないので では、まず食酢を用意します 飲みます。 体の中で気合で滴定します。 終わりです。 はい、ふざけすぎました
ページ105:
ではちゃんとやっていきますね まず、 ある程度市販の食酢が入れてありますのでホールピペットを使って10mL程度をはかり取 りたいと思います 安全ピペッターをまず用意してホールピペットを差し込んであげます 安全ピペッターは先に上の膨らんでいるところを押してあげて空気を抜いてあげます そして下 の真ん中の部分をつまんでそうすると下から液体が入ってきますよね そして、横のところを押してあげると液体が出ていくってことです そして、ホールピペットを使うときは、最初何かしなくちゃいけないんですよねなんでしたっけ? 使う溶液で内部を濡らすことなんて言いますか? 共洗いですね。 だから食酢で最初洗います ホールピペットの先端を酢の奥までつけて。 安全ピペッターを使っ て少量だけ吸い上げます。 そしたら少し傾けて道具をくるくる回して終わったらそれは廃液とし て捨てちゃいます (もったいないですけど。) でも、どうしても先端のところに出れない奴がいるんですよその時は、ホールピペットの膨らん だ部分を手で軽く握って温めてあげて中の空気が膨張して出て行かせるって感じです ここで共洗い完了です そしたら、 実際にポールピペットで吸い上げていく段階なんですけど 標線より少し上を狙ったほ うがいいです そうやって吸い上げていきます。 そしたら少しずつ液面を下げていって 標線に 合わせていきましょうってことですね これは自分の目線の高さね 標線ぴったりになったら、次はメスフラスコに液体を移動させていきます そして入れたら純水を 標線まで入れて行きます 仮に、 これが100mLであれば測ったのは10mLですからちょうど10倍希釈したことになります そしたら、何回か軽くひっくり返してあげたりしてあげて攪拌してあげて下さい そして、この10倍に希釈したやつを使って滴定していきましょう 今度はコニカルビーカーに移 動させたいんですよ。 いきなりメスフラスコからコニカルビーカーにはやらないように気をつけて ください。もう一回ホールピペットを使って移動させていきます。 ポールピペット 今度は10倍希釈した食酢を用いて共洗いします 先程の吸い上げて回転させて 出す。 これは先ほどと同じです。 そして、薄めた食酢10mLをコニカルビーカーに移していきます これも内側が純水で濡れたまま 使ってオッケーですよね こいつは溶液を混合するための容器でしたよね。 そして、10倍希釈すると無色になります こいつを水酸化ナトリウムを利用して滴定していきます けど 水酸化ナトリウムも無色です そうするといつ中和するのかがわからないわけですよ。 だ から指示薬としてフェノールフタレインを少し使って色の変化がわかるようにしておきます pH 9 を超えたくらいで赤く変色するんですよね 食酢に混ぜましたところが酸性だから色に変化はありません 食酢側の準備はこれで終わりで す。
ページ106:
そしたら、水酸化ナトリウム側の準備をしていきます ビュレットに水酸化ナトリウム水溶液を入れていくって感じです ビュレットは共洗いが必要ですよ ね。やり方を説明していきます。 ただ、ビュレットがめちゃくちゃ長いんですよ だから入れる過程で、目とかに水酸化ナトリウム、 水溶液が入ってしまったら大変危険なのでちゃんと保護メガネをするって言うことです あるい はスタンドごと床に置いてやったりね そういうのも主流なようです あるいは漏斗を使ったりね (漏斗の場合は少し浮かせる) そして、少し溶液を入れてあげる 今回は共洗いだから。 ビュレットの下には受ける容器を置いて おかないといけないね そしてビュレットにはコックがありましたよね コックが閉まっていることを 確認してください 少量だけ流したらコックを開いて溶液を出してあげればいいわけです そして、全て溶液が流れたらコックを閉めてこれで完了です そしたら実際に水酸化ナトリウム水溶液をがっつり入れていきますそしたらメモリを読んでいき ます。こうやっちゃだめですよ。 なぜなら、先端を見てみると空気が溜まってるんですよ 本来はここまで溶液をちゃんと満たし てあげないといけないわけですね。 そしたら思いっきりコックを開いて 溶液をジャーっと出して 空気を全部抜いてあげます ビュレットの先端まで溶液が満たされた場合 ここでメモリを読んで いきます そうすると、 表面張力って言ってクイッと上がってる部分がありますが下の凹んでいるところを 読んであげて下さい。 これが滴定前のメモリとなります そして久々に出てきました。 希釈した食酢です そこに指示薬としてフェノールフタレインを入れて たんですよね 滴下を行う際に食酢が入っているコニカルビーカーをくるくるくるくる回しながら 撹拌しながら入れていくことになります 水酸化ナトリウム水溶液を一瞬入れると一瞬だけ色が 赤くなります そして混ぜるとまた無色に戻るとこれがどんどんどんどん繰り返されていくわけで す そして、コニカルビーカーの酢酸がどんどんなくなっていきますと赤色になってまた無色になって そうやって色が消えにくくなっていきます 最終的に色が消えなくなった。 溶液全体が薄い赤色 に変化したところを中和点とするわけです 真っ赤っ赤にしたらだめですよ 試験の問題でこんな感じで聞かれることがあります 中和滴定の終点をどのように判断するか こんな問題で溶液が無色から赤色に変わる時 このように書くとちょっと語弊があるんですよ だから赤色というよりかは薄い赤色って書くといいですね。 そして、滴定が終了した後のメモリも読んでいきます 前と後での差が滴下量となりますね これで実験は終わりです 読んでくれた皆様お疲れ様でした。 酸・塩基 ⑦ 中和滴定 ③ まず滴定曲線を勉強する前に 絶対知っておかないといけない知識があって
ページ107:
中和点…酸と塩基が反応して、 中和反応が完了するところ 皆さん、中学校の頃から指示薬とか聞いたことありますよね あれって説明できますか? 指示薬...pHの変化によって色が変わる物質 例えば、リトマス試験紙とかBTB溶液とかフェノールフタレイン溶液とか さて、 どんな変化があっ たか先ほども表に表したのですがもう一回掲示しておきますね。 酸性中性 アル カリ 小 リトマス試験紙赤 BTB溶液 フェノールフタレ ン溶液 ×青 緑青 × × 赤 メ…変化なし ちなみに、フェノールフタレインに関しては、 PPと略記されることもあります そして、皆さんは新しいやつを1つだけ勉強します メチルオレンジ (MO) ... pH 3.1から4.4より酸性側だと赤色 塩基性側だと黄色になる この3.1から4.4とかね。そういった何性から何性へと完全に切り替わるpHの範囲のことを変色域 といいます 滴定曲線…中和滴定のときの加えた水溶液の体積とpHの関係を表すグラフ
ページ108:
PH 14 A バ 4 9 中和 加えた塩芸(al) こんな感じのグラフになってます 酸の水溶液を初めに置いといて塩基の水溶液を、滴下していく場合について考えていきます 最初は酸だからpHは低いわけですよね だんだん塩基を加えていくと大きくなって 最初のほうは加えていってもあんまり変わらないんですよところが一気に垂直っぽく上がるとこ ろがあります。さらに加えていくとあんまり上がらなくなるよって感じですね そして、これ覚えてもらいたいのは 中和点付近で急激にpHは変化するから垂直に近い変化と なるよね そして、直線の形は用いる酸、 塩基の強弱によって、 大体決まっているよと そして、指示薬です基本的に中和滴定の実験において、 滴定曲線の垂直部分で変色する指示 薬を用います。 そして、嘘っぽいんですよ 嘘っぽいんですけど、ちゃんとした用語でグラフの垂直に上がって るところあるじゃないですかこの急激に変化する現象のことをpHジャンプといいます 明らかにちょっと間違ってるような感じがするんですが pHジャンプの真ん中のところが中和点で すねちょっと下すぎましたかね このpHジャンプがあるところが終点になります そしたら、メチルオレンジとPPのところに線を引いてみます 中和点と線がバグで直せなくなっちゃったんで上から付け足すだけ付け足します
ページ109:
PH 14 4 9 こんな感じですね 変色域がpHジャンプの範囲内にある指示薬を使います だから、 使える指示薬っていうのが ①強酸を強塩基で滴定した場合→青 ②強酸を弱塩基で滴定した場合→緑 ③弱酸を強塩基で滴定した場合→紫 ④弱酸を弱塩基で滴定した場合→水色 PH 14 9 中和 ト こんな感じになります 中村点 P - No. 加えた塩芸(AL)
ページ110:
①強酸を強塩基で滴定した場合→メチルオレンジ・メチフェノールフタレイン ② 強酸を弱塩基で滴定した場合→メチルオレンジ ③弱酸を強塩基で滴定した場合→フェノールフタレイン ④弱酸を弱塩基で滴定した場合→なし という感じになります 発展 (逆滴定) 逆滴定… 気体などの中和滴定を行いにくい物質を滴定するための特殊な方法 アンモニアのやり方 まず硫酸を大量に用意してアンモニアを完全に吸収させます そうするとアンモニアは水中に存在する水素イオンと反応してアンモニウムイオンになる。 ここにメチルオレンジなどの指示薬を入れて、 先ほど反応しなかった水素イオンを水酸化ナトリウ ムで滴定していく 徐々に中和されて完全に中和した時は、水素イオンは全て水酸化物イオンと合わせて水になっ ている 酸である硫酸をアンモニアと水酸化ナトリウムの2つの塩基で滴定していると言う事 第6章 酸化・還元 酸化・還元 ① 基本と酸化数の求め方 ではやっていきますね 皆さんのこと1回絶望させてください。 めちゃくちゃ難しいです。 個人的には、物質量とか酸・塩基よりも難しいと思ってます だからちょっと丁寧に解説していこうかなと思います だから、あんま難しく考えないようにしたほうがいいですね (2回目) 中学校の頃に、こういう風に習うんですよ 酸化、、、物質が酸素と反応して化合する 還元、、、 酸化物が酸素を失う反応 つまり、酸素にスポットライトを当てて考えてきたわけですね 銅の粉末を加熱して、 酸化銅(II)を作るみたいな 2Cu +O2→2CuO つまり、 銅が酸化銅になっているのだから 銅は酸化されたって表現するんですよね そしたら、逆に
ページ111:
2cc+02 →2cuo 酸化されたチ 還元されたて 2Cuot H •2cv +H₂O (c) (co2) 酸化された 還元することを考えていったときに 酸化銅が還元されたときに同時に水素が水になってるんで す (還元するやつに関しては、 炭素でも代用できるため 括弧であります) これは同時に起こるっていうのは、偶然じゃなくて必ず同時に起きるね だから酸化される反応と還元される反応は同時に起こるんだと覚えといてください。 なので、このような反応を酸化還元反応といいます ちょっとさっきの反応式持ってきますね 還元 2cc+02 →2cuo 酸化された はい、この式です さっきは酸素にだけ着目してたから酸化 としか書いてなかったんですけど 今から新しい視点でこれを見ていこうと思い還元と書かせていただきました
ページ112:
銅は金属の単体で 酸素は非金属の単体ですよね 酸化銅は単体と単体が化合してできた化合 物ですよね さて、何か気づくことありませんか? 化学結合のところで少しやりましたね。 イオン結晶ですよ ね。 酸化銅は、銅(II) イオンと酸化物イオン でできている物質ですよね 一旦、イオン化するところを別々で考えていきましょうか そして皆さん反応式で書くとき 電子 の書き方ね e-と表記します だからCuCu2+ +2e- 二価の陽イオンだから電子を2つ放出してるからね だけど、係数に合わせると 2Cu→2Cu +4e " そして、酸素の方を見てみると 酸素原子が2つあるわけですから O2 +4e →202- 二価の陰イオンだから2つもらうのかと思いきやこれは酸素原子1個につきなんだよ だから酸 素分子だから4つもらうんです。 ここ気をつけましょう。 そして酸素がもらってきた4つの電子ってどこからもらってきたんですか? 大体わかると思うけど、銅のほうの4e - なわけですよ 4つの電子を出したから 酸素がその4つの電子を貰いましたよってことです。 銅のほうは電子を出して酸化されてるんですね そして酸素のほうに関しては、その電子をもらって還元しているわけですね だから今までは酸素がメインだったんですけど 電子をメインに考えていきます そして、水素に関しては電子と同じです そしたら、新しい反応を見ていきますね 還元されるて 2HS+o_2S+21,0 24 酸化される 次は水素の視点で見ていきましょう 硫化水素が単体の硫黄になってるんですよさて、 水素の移動です。
ページ113:
硫化水素の2つの水素が水のほうに移動をしている時見て欲しいです 硫化水素は酸化されているときに水素を失うんです 酸素は水素をもらってるんですよこれは受け取っている。 つまり還元されているんですね。 だから、酸素だけじゃなくて、 電子とか水素に関しても、酸化還元反応の話をすることはできるん ですよと まとめ 酸化、、、 酸素が結びつく 電子を失う 水素を失う 還元、、、 酸素を失う 電子が結びつく 水素が結びつく では、ここから酸化数を求めていくやつをやっていきます 酸化数... 物質中の原子とかイオンが酸化されている度合いを表す数値 だから、 物質の持つ電 子が基準よりも多いか少ないか位で考えていいです 酸化された物質って電子を失うからプラスに帯電しますよね だから電子を1個失うと酸化数+1 2個を失うと+2みたいな感じです そして、実は取り得る数値の範囲っていうのが決まってて-7から+7までです そして皆さんが気をつけてもらいたいのは符号 負の数の場合はいいんだよ さすがに記号の 付け忘れって事はないと思います ところが、 正の数 符号をつけない人が結構います だめですよ。 数学の場合はいいんですけ ど。酸化数の場合は、 符号をつけてあげて下さい。 酸化数を求める上で大前提となるのは 酸化数=電荷ですね そして、皆さんは丸暗記する部分が絶対出てくるんです これはルールなんで暗記しちゃってくだ さい。 ①単体中の原子の酸化数は0 酸化数というのは酸化されている度合いですから数値が大きけ れば酸化されているってことになるし 逆に数値がマイナスであれば酸化とは反対で還元されて いるってことになります 単体の場合っていうのは1個の元素の原子以外なんも結合してないですよねだから酸化・還元 はされていないんですよね 得ることも失うこともないから。 例えば、窒素分子の酸化数は0 鉄の酸化数も0ですよねってことです ・単原子イオンの酸化数=電荷 右上の電荷数がそのまま酸化数になりますよってことです。 ナトリウムイオンだったら、Na* 電荷は1ですから 酸化数は+1 硫化物イオンS2-だったら 酸化数は-2とか 難しくないですよね 右肩の数字がそのまま酸 化数として採用されているって考えればいいわけです
ページ114:
だって酸化数の定義が電子が基準より多いか少ないかだからそう考えたら当然じゃないです かって言うことです ③化合物中や多原子イオンの水素の酸化数は+1で酸素の酸化数は−2である これは暗記することです 例えば水だったらH2Oですよね 化合物の中では、 水素の酸化数は +1、酸素の酸化数は-2 なんですけど、ちょっとだけ例外があるから要注意 水素原子の酸化数は+1とは言ったんですけ ど覚えてますかね? 電気陰性度ってありますよね。 例えば、塩化水素を形成する場合に水素と塩素ではどっちの方が大きいかと言われたら 希ガ スを除いて、 周期表の右上の方が強いわけですから 塩素ですよねだから酸化数は+1 だけど、 金属元素と結合する場合 それに比べては水素の方が強いので-1になるんですけど 基本的に水素+1って思っといてください ④化合物中のそれぞれの原子の酸化数の和=0となる 例えば、二酸化炭素 酸素が2つあるから(-2)×2=-4 ですね そして炭素はわからないじゃ ないですか だから、求めていきますよ とりあえずわからないやつはxと置いてあげて x-4=0 この方程式を解いてあげればいいので x = 4となって よって、炭素の酸化数は+4と求めるわけです ⑤多原子イオンのそれぞれの原子の酸化数の和=電荷となる 例えばNO3 を求めていくと 酸素は (-2)×3=-6 とりあえず、窒素がわからないからxと置いときます そして、=の後は電荷だから1になればいいんですよね よって x - 6=-1 この方程式を解いてあげればいいから x = 5となって 窒素の酸化数は、+5ですね そしたら、次はどのような場面で酸化数が変化しているのかっていうのを見ていきます Cu 2 Croth₂ Co the +2 -2 今回は変化していないところは無視して 変化しているところだけ見ようと思います 銅の部分は+2から0に減っていて、ここは還元されてます。 水素に関しては、0から1に増えてるわけですよ 酸化されていますと。
ページ115:
酸化数は物質中での原子とかイオンの酸化されている度合いですから 水素に関してその度合 いが増えているわけですよ その通りなのですが酸化されている度合いが強まったって言い換え られますよね。 酸化数が増えている=酸化されているんだよ、と 同じように考えると、銅については減っていますよね 酸化数が増えれば酸化される度合いが 強まっていくのだから 反対に酸化数が減っていけばそれは逆の還元される方向でしょってこと です 酸化数が減っている=還元されている そして、係数は無視してください 関係ないんでそれぞれの原子の酸化数の話だけですから 酸化・還元②酸化剤と還元剤 実はこれ2つとも定義はめっちゃ単純なんです 酸化剤…相手を酸化させる物質 還元剤... 相手を還元させる物質 酸化剤は相手方に対して「お前酸化しなさいと」 還元剤も、相手方に対して「お前還元しなさい」 そんな物質なんです 酸化しなさいを少し意訳しますね。 「お前電子出せ」 還元しなさいを少し意訳すると「お前電子もらえ」 となるわけです 酸化剤は相手に対して電子を出させる 還元剤は電子を受け取らせるんですよ 酸化剤は相手に電子を出させるわけだからこっちがもらうんですよねもらうと言う事は自分は 還元するんですよ 電子を受け取るわけだから還元するんです。 対して、還元剤は自分が電子を出すわけですよね つまり酸化するわけですよ まとめると 酸化剤は相手を酸化させて、自分は還元されるんです 還元剤は、その逆で 相手を還元させて 自分は酸化されるんです ここ何か関係がありそうですよね 還元剤が電子を出して酸化剤が受け取ってるんですよ 酸化剤は相手方を酸化させるって言ってるけどこの相手って誰なのかって言ったら還元剤です つまり、還元剤の相手って酸化剤ですよね 酸化剤は自分が還元されるんだからか 酸化数は減りますよね 還元剤は自分が酸化されるから酸化数は増えますよね
ページ116:
そして代表例は全部覚えてください 酸化剤(ピース) ・KMnO4(マンガン酸カリウム) 4 koCr,O(ニクロム酸カリウムノ ・H2O (過酸化水ノ ・Ch2 C 違え制(ビを出す) SO2 1₂S 1,02 (Cool)、(シック鯵ノ KI(ヨウ化カリウム) ・Fesou ( 希HNO, 濡 HNO -2h 執濃HNOS 502 酸化・還元③ 半反応式の作り方 実際 酸化還元反応式と言うのはこの後やっていくのですがそれを作るときに必要な酸化剤と か還元剤に関するとりあえずの反応式の事 仮の反応式とか行ったほうがいいですかね? こ の反応式のことを半反応式といいます 例えば、過マンガン酸カリウム 先ほど出てきますので、 酸化剤の代表例です この酸化剤は過マンガン酸イオンが電子5個受け取って水素イオンも8個もらってマンガン(II) の4つの水を出すよ 過マンガン酸カリウムのやつをやっていきましょう 酸化剤だけとか、 還元剤だけとかの式ですそれぞれの変化を表す電子を含んでいる式です。 こ いつらを合わせてるわけです 難しいですけど、 1個1個手順を踏んで頑張っていきましょう 最低限の暗記するしかないのがあって ① まず最初にスタートとゴールの酸化数を確認しましょう スタートは酸化剤とか、あるいは還元剤の出だしの物質 イオンの状態 そしてそれが反応した 後の物質ここは最低限の暗記のところです
ページ117:
この場合のスタートは過マンガン酸イオンです そこからマンガンの酸化数を導くと そして、ゴールはマンガン (II)イオンですよね 酸化数は+2 マンガンの部分で ②そしたら酸化数が大きい方の辺のほうに 酸化数が変化した分だけ電子を書いてあげます 酸化数は電子を出したりもらったりすることによって変化するんだから今回は酸化数が+7から +2に減っているわけですよ つまり電子もらってます。 今回は酸化数の変化は-5だから つまり5個電子をもらったってことです つまりここまでの式と しては MnO4 +5e →Mn 2+ ここまでいいですね そしたら続きです。 ③電子を書いた方とは、 反対の辺に水を書いて両辺の酸素の数を合わせる 今回は、左辺のほうに酸素が4つあるわけですから、水を4つ作っていきます MnO4+5e'→Mn 2+ +4H2O ④そしたら、最後に電子の隣に水素イオンを書いて水素の数を合わせていきます 右辺に水を書いたので 水素原子が8個あるわけですから 8個水素イオンがあればいいですよ ね MnO4^+5e-+8H+→Mn2+ +4H2O これで半反応式は完成です そしたら、練習していきましょうか めんどくさいので、 画像でやりますね すぐ答えとかも書いちゃいますのでゆっくりやりたい人は見ないでくださいね。 So2 2 →SO
ページ118:
この問題です それでは解説に行きます So2 Stepl酸化数を求する SC2 → x+(-2)12:0 +2 step2 酸化数が大きいほうに電子 SO2 →SO 503+x+(-2)x4=-2 →S02+2e 4 Step3電子と逆の辺にHooかいて酸素の数合わせ SO2 +2H2O→sote step4 水素の数合わせをけで SO2 +2H2O→S0 +2e+4 x=6 こんな感じになります 酸化・還元④酸化還元反応式 先ほどまでやってきたのは、酸化剤だけとか還元剤だけとかそういったものを表す半反応式と 言うものをやってきたわけですが 還元剤が出した電子を酸化剤がもらってくると言う関係性 これを表す必要があるから 酸化剤についての半反応式と 還元剤についての半反応式 これらを用いて1つの式にしていき ましょうね この操作がここでやる内容です 早速、例題を掲示していきます 硫酸酸性下での過酸化水素とヨウ化カリウムの反応 過酸化水素は酸化剤で ヨウ化カリウムは還元剤です では、この2つの半反応式を書いていきます そして書いたものがこちらになります。 Hea2+26+2H+→2HO 2I →I+2e
ページ119:
過酸化水素の後に2つの電子があるよね これってどこからもらってきたものなのだろうか? 還元剤からもらってきたんだよね 還元剤が出した電子を酸化剤がもらってくるこういうシステムでした 酸化剤はそれをもらって食べちゃったんですよ だからもうないんですよ。 ここには だからまずはその反応式を足し算していきます Hoa2+26+2H+2HO +) 21- →I+2e H2O2+2I+2H+2H2O +I2 こんな感じですね ただ、これだとイオン式があるから、 イオン反応式なんです でも、今回は酸化還元反応を示す化学反応式を表したいわけですから イオン反応式じゃなく て、あくまで過酸化水素としてヨウ化カリウムとの反応を表したいわけなんですよね だからヨウ化物イオンをヨウ化カリウムに戻してやりたいわけです ヨウ化カリウムはヨウ化物イオンとカリウムイオンからなるのだからカリウムイオンを加えてあげ ればいいって話になるんです このイオン反応式の両辺にカリウムイオンを2つ加えてあげればいいわけですよ ヨウ化物イオン が2つあるから、カリウムイオンも2つってことね そして、加えてあげた結果、 ちゃんとヨウ化カリウムに戻ってくれるんですよこれはいいんですけ ど、これとは別でもう一つ問題がありますよね。 今度は水素イオンですよ この水素イオンってどっから出てきたんだって話です。 そして、問題文にはこうありましたよね 硫酸酸性 これがどういうことかって言いますと反応さ せる反応液に硫酸をあらかじめ加えておいてその水溶液を酸性にしておくってことです この条 件下って言うことです。 硫酸は電離して水素イオンを出すわけですよね ここで出てきている水素イオンと言うのは 硫 酸が水に溶けて、 電離してそして出てきた水素イオンなんだってことです だからこの水素イオ ンは硫酸由来なんだと言う事 だから、この水素イオンも硫酸に戻してあげないといけないわけですね だから、両辺にさっきカリウムイオンを2つ加えましたけど、 さらに 水素イオンを硫酸に戻すため に硫酸イオンを1つ加えてあげなくてはいけないと だから、反応式は
ページ120:
Ha2+26+2H+2H2O +) 25- →Itze H2O2+2I+2H+2H2O +I2 両辺に2kttsa 2- HO+2KI+HSO→2H2O+I.tkoSo, こんな感じで完成になります 酸化・還元 ⑤酸化還元の量的関係 量的関係と言ったら、もう嫌な気配しかしないですよね mol 出てきます。 そして、大前提なんですが 酸化剤が受け取る電子 (mol) = 還元剤が出す電子 (mol) これは等しくなるんだって話なんです これは鉄則ですね こいつらがどのように表現できるかって言うことを考えていきます とりあえず何か条件を設定しましょうか 酸化剤 濃度はC (mol/L) 体積V(mL) 酸化剤1molあたりもらってくる電子の数をaとする 還元剤 濃度はC' (mol/L) 体積V'(mL) 還元剤1molあたり出す電子の数をbとする 半反応式で係数は酸化剤も還元剤も1になるからその部分の電子の係数と考えていただいて 結構です だからaとかbは半反応式の電子の係数だと思ってください そして、めちゃくちゃ長い字で書いたんですけど ab を価数と言わせてください 表現としては間 違ってるんですけど、わかりやすいように。 今までの方針通り 濃度に体積をかけてあげると中の溶質の物質量が出てくるよね
ページ121:
そうすると、酸化剤とか、還元剤の物質量が出てきて
酸化剤とか還元剤が、 1molのときの出す電子の係数を
だから、酸化剤とか還元剤の物質量を価数倍してあげればいいんですよね それが電子の物質
量になるわけです。
酸化剤からやっていきましょう
C (mol/L) xV (mL)/1000 これ単位がおかしいので、Lに直してあげないといけないんでした
ここまでで酸化剤の物質量が出てきました
そしたら、これはa価の酸化剤だから xaしてあげればいいんですよ
xaをしたことで、 酸化剤がもらう電子の物質量が出てきました
還元剤も同様にやっていくと
C' (mol/L)xV'(mL)/1000
ここまでで、還元剤の物質量が出てきました
価数倍してあげればいいから xbしてあげて
還元剤が出す電子の物質量になりましたと
そして、これを=で結んであげたら 酸化還元反応の公式と言うふうになります
言葉じゃ難しいので、画像で説明しますね
V(WL)
C (max/L)×
xa
=
('(ma/<) X
"xb
1000
1000
こういうことですね
そして皆さんは、この公式を見てこう思いませんでした。 何か思い出しません?
酸塩基の頃にあった 中和のやつですね そこでも量的関係ってやったじゃないですか
似てるというかそのままですよね
酸・塩基の時は水素イオンを出したりもらったりしたわけじゃないですか
今回は、電子を出したりもらったりしてるわけですよ
水素イオンが電子に変わっただけなんですよ
酸化・還元⑦ イオン化傾向
イオン化傾向... 金属単体が水溶液中で電子を放出して陽イオンになる性質 またイオン化傾向
の順に並べたものをイオン化列という
これでも確かに正しいんですけど イオン化傾向っていう言葉にはもう一つ意味があります その
陽イオンのなりやすさの度合い むしろこっちの意味で使われることが多いです
この分野は酸化・還元の部分が危ういと結構できない人が多いです できるようになってから見
ることをお勧めします
亜鉛を希硫酸に入れることを考えます
ページ122:
酸は金属を溶かすんだみたいな性質は多分習ってると思います 多分皆さんは鉄を塩酸に入 れて水素が発生するなんてやったんじゃないでしょうか? 実際に亜鉛を希硫酸に入れると水素が発生するんですがね そしたら、これを反応式で書いてみると Zn +H2SO4ZnSO4 + H2↑ 亜鉛と希硫酸が反応すると 硫酸亜鉛と水素が発生するよねと。 そしたら、どんな反応が起こってるのかなって言うことを見ていきます 亜鉛はそのまま単体ですよね そして希硫酸は電解質だから、 水溶液中で電離しているわけで すよね 硫酸は2つの水素イオンと硫酸イオンに電離しますよね そして、硫酸亜鉛 こいつも電解質だから電離しているんですよ 亜鉛イオンと硫酸イオンです。 実は、この反応で硫酸イオンは電離しっぱなしで変化してないわけですよね つまり、変化している部分は亜鉛と水素イオンが反応して亜鉛イオンと水素ができたよ 亜鉛イオンは陽イオンですよねだから電子を放出してるわけです。 放出したからイオン化した んだから。 さて、 電子の行方はどこでしょう? そこは水素イオンは水素になっていますよね つまり水素のやつは電子をもらってるんですよ。 亜鉛から水素イオンの方に電子が移動してきたって考えるんです よって、亜鉛は酸化水素イオンは還元されていると考えることができる だからこれって結局は酸化還元反応なんですよ では、もう一つ考えていきましょうよ 銅を希硫酸に入れたらどうですか? ところが、亜鉛の場合はすぐに反応が進行するんですが 銅の場合は反応しないんです。 銅を硫酸にぶち込んでも反応がないんですよ さっきの反応では希硫酸から出てきた水素イオンに電子が亜鉛の方から移動してきたんですよ ね これによって反応が起こったわけですけど 今回は反応しないんですよ 硫酸は電離してますからね だけど銅から移動してくるものがないんです 電子の移動が起こら ないわけですよ。 さっきは、亜鉛がイオン化したけど 銅はイオン化しないわけですね イオン化傾向がどうやら違うらしいですね そしたらここからはイオン化傾向の度合いについて見ていきたいと思います 金属には陽イオンになりやすい、なりにくいとかあるんですよ Li >K > Ca > Na > Mg > AI > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H)> Cu > Hg > Ag > Pt>Au ちょっと大きい文字で書いてみましたけど リチウム側の方がイオン化傾向は大きいです
ページ123:
イオン化傾向が大きいと言う事は電子を出しやすい 言い換えると陽イオンになりやすいってこと です 一方で、金とか白金の方 イオン化傾向が小さい側 電子を出しにくい 陽イオンにはなりにくい と 水素に関しては金属ではないんだけれども陽イオンにもなったりはするから 仮に書かれてい るってだけだから 亜鉛と希硫酸の反応を思い浮かべて欲しいんだよね さっきやったやつ 亜鉛と水素イオン反応してましたよね ここでイオン化傾向を考えてあげると 亜鉛と水素では どっちの方がイオン化傾向が大きいですか? 亜鉛の方ですよね。 亜鉛の方が陽イオンになり やすいと 亜鉛の方がイオンになりたいんですよ 水素は亜鉛と比べると、 イオンとしてはいたくないわけで すよ。 そんな状況で単体でイオンではない亜鉛と水素イオンが出会うんですよ。 イオンになりたい方がなってなくてどちらかと言うとなりたくないと思ってる方がイオンなんです これってお互いにとって都合があまりよろしくないですよね 互いにしっくり来てない状態だから2人で話し合いをするわけですよ。 協議するんですよ。 だったら、亜鉛くんはこう思うわけです そしたら俺が電子2つを水素にあげればいいよねと では銅と希硫酸だったらどうか 水素と銅を見てみると 銅の方がイオン化傾向は、水素よりも小さいです 要は銅の方がイオンにはなりたくないと 今回は水素の方がイオンでいたいわけです イオンにはなりたくない銅は単体でいて イオンでいたい水素にとっては水素イオンだからいい んですよ これお互いに都合が良いですよね 今の現状に満足してるわけです 別にこれ以上反応が進む 必要は無いよねと。 だから、反応が進行しないと言うふうになります では、もうちょっとやってみましょうよ 銀イオンを含む水溶液に、 銅を入れたら? Ag+ + Cu ですよね さて、イオン化傾向を見てみると 銅の方が大きいですね だから銅 の方がイオンになりたい 銀の方がイオンになりたくない。 お互いに不都合ですだから銅から銀のほうに電子をあげる そうするとAg+ + Cu → Ag + Cu2+ となるわけですけど、これがおかしいのわかります? 銅は電子を2個出したいわけですよ それを銀のほうにあげるんだけど。 銀は1つしか受け取る ことができないから、 係数が間違ってるんですね。 よって、正しくは2Ag+ Cu→2Ag + Cu2+ こうなるわけです そしたら、鉄イオンを含む水溶液に銅を入れてあげたらどうでしょうか?
ページ124:
Fe2+ + Cu ですよね イオン化傾向を見てあげると 鉄の方が大きいですね 好都合です なので反応は起こりません。 では、もうちょっとイオン化傾向について深掘っていきましょうかね イオン化傾向に書かれている元素の単体について、 もうちょっと考えていきましょうよ これはシンプルに覚えてもらうことなんですけど 空気中の酸素との反応 水との反応 酸との反応 この3つの観点から、 すべての元素を評価していきたいと思います まず、空気中の酸素の反応について リチウムからナトリウムまで→速やかに酸化されて酸化物となる こいつらは、イオン化傾向の中でも反応性が高いものですよね ナトリウムとかは、ナイフとかで 簡単に切れますけど 切った瞬間酸化するとかね マグネシウムから銅まで (水素を除く)→加熱や強い加熱によって酸化されて酸化物を生じる 特に、マグネシウムとかアルミニウムあたりに関してはほっといても酸化されてるみたいなこと ありますけどね そして銅までとは言ったんですけどかなり曖昧なところで 条件によってコロコ 変わったりしますので 水銀から金まで→酸化されない 意外と皆さん 勘違いしていることなんですが、 酸化銀ってあるわけじゃないですか 銀を加熱し て作っているわけでは無いんですよ。 では、水との反応を見ていきます リチウムからナトリウムまで→常温の水と激しく反応する そして水素が発生すると 水素に引火したりもありますよね マグネシウム→熱水と反応して水素を出す アルミニウムから鉄まで→高温の水蒸気と反応して水素を出す 皆さん、高温の水蒸気って何でしょうかね お湯とかを沸かして出てきた水蒸気 それを別のとこ ろで加熱して。 それを吹きかけるみたいな感じです。 ニッケル以降→反応しない そしたら酸との反応 言い換えると水素イオンとの反応ですね リチウムからスズ→希酸と反応して水素を出す ところが、鉛に関しては、 希塩酸とか希硫酸に溶けません 銅から銀まで→酸化力の強い酸と反応 この3つの強い酸は覚えておいてください 熱濃硫酸 希硝酸濃硝酸 こいつらと反応して、 何が発生するかも覚えておきましょう 熱濃硫酸、、、二酸化硫黄 希硝酸、、、一酸化窒素 濃硝酸、二酸化窒素 そして白金と金に関してはこれ覚えといてください 基本的に溶けないけど、唯一溶ける液体は
ページ125:
王水... 濃硝酸: 濃塩酸 =1:3の比率で混ぜ合わせた混合物 これで化学基礎の解説を全て終わります (一応内容の不足とかがありましたら、コメントとかで教えていただけると幸いです 後々追加して おくので)
他の検索結果
おすすめノート
このノートに関連する質問
高校生
化学
単原子イオン 例えばリチウムイオンだと1つ電子を放出すれば安定するため、Li＋ という考え方ではないのですか？その考え方で単原子イオンの表を見ていると引っかかりました😖 覚えるしか方法はありませんか？多原子イオンについても聞きたいです🙇
高校生
化学
下から7行目の式がなぜ成り立つのか分かりません。お願いします。
高校生
化学
〈A〉と〈B〉の手順１の違いがわかりません。
高校生
化学
SO2(二酸化硫黄)の結合が分かりません。東進の映像授業でO=S=Oの二重結合と言っていましたが、調べたらO-S=Oとしてるサイトもあります。というか、そもそもSは価電子6つなのになんで二重結合ができるのかすら分かりません。(私は電子式で何結合か考える人間なので1つの結合かなと思いました。)配位結合ってことでしょうか？(配位結合がどういう時にできるのかよく分かっていません。) 色々分からない点がありますが教えてください！
高校生
化学
（3）の解答の赤文字の意味は、ほぼ電離していないということですか？もしそうだとして、何故このようなことが書いてあるのですか？
高校生
化学
解説お願い致します🙇🏻♀️
高校生
化学
酸化還元滴定(ヨウ素、cod)はe-のmolに注目するのですか？
高校生
化学
8番の問題の（3）と（8）の解説をお願いします🙇♀️
高校生
化学
回答の丸で囲った所なんですけど、どうしてこのようにかけるんですか？？ （私はe- の係数を1にするために、5 と2 を逆にしたんですけど、、、） 教えてくれるとありがたいです
高校生
化学
化学、芳香化合物の問題です。 一枚目が問題、二、三枚目が解答です。 （1）の出し方はわかったのですが、（2）の出し方が解説もほとんどなく、わかりません。 教えてくださったら幸いです。
News
コメント
コメントはまだありません。