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【CIA 新メンバー】8/19~8/30

★CIA新メンバーのみなさんです(^O^)/★

神奈川県のgafさん♪
「高校3年生 化学のセンスが掴めない うまく理解できない」
「パッとみたところ噛み砕いた上、教科書のような理路整然と書かれているだけではない説明は、わかりやすく感じました。会員のみが閲覧できるページを見るために今回会員登録したのですがさっそく取り組んでいきたいと思います」




青森県のドビーさん♪
「化学が苦手で、難しいと思っていました。でもこのサイトをみたら、「あれ?簡単かも」と思えました。」



大阪府のShiGさん♪
「縁あって高校生の学習指導をしています。
化学の参考書や問題集について調べているうちに、このサイトに辿り着きました(^^ゞ

フレームワークによってシンプルに要点がまとめられているので、要領よく大意を掴むことができます。
そこら辺の市販の参考書よりも私は気に入りました。
まとめ方や表現の仕方など、とても勉強になりますので、これからも宜しくお願い致します。」




東京都のKEIGOさん♪
「化学が楽しくなった」



神奈川県のhiroさん♪
「高校の教員をしています。日頃の授業の参考にしています。ありがとうございます。」



岩手県の緑の家さん♪
「化学が苦手な高校2年生です」
「わかりやすそうでなのでこれらも頑張ってください」




ピザーロさん♪
「すごく分かりやすいです!」




佐賀県のTNさん♪



東京都のキャシーさん♪
「とてもわかりやすいです!」



兵庫県のよーぽんさん♪
「化学のセンター対策用に勉強したいんで、センター解法とかも教えてほしい」



東京都のyutyanさん♪




長野県のぽん酢さん♪



東京都のかっつーさん♪
「化学が好きです!」
「とても助かってます。」




Osakaのh.heさん♪




埼玉県のまゆパンダさん♪



他、匿名の方4名です。


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有機化学の勉強法(その3)

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動物は2つの元素で動かされている

かわいいトラ猫イラスト①|フリー素材|素材プチッチより転載)

 

 38億年の生命の進化の謎に焦点を当てていきます。主に取り上げるのは、生命の多様な機能の中でもきわめて重要な、神経と筋肉です。

 

 動物が動き回れるのは、筋肉を持っているためです。一方、動物が光や音、におい、味などを感じ取れるのは、神経があるためです。つまり、動物の性質を決定づけているのは、筋肉と神経に他なりません。人間が動物として生きていく上でも最も大切な器官だといっていいでしょう。

 神経とは、電気の刺激(インパルス)を使って、情報を伝達する組織です。一方、筋肉は縮んだり伸びたりして身体を動かす働きをします。一見まったく異なるもののように感じますが、実は、神経と筋肉は基本的な仕組みはほとんど同じで、ナトリウムとカリウムの2つの元素によって機能の本質的な部分が担われているのです。

 

 ナトリウムとカリウムは、小さい専用の穴を通って細胞の内側と外側を行ったり来たりします。これによって様々な機能が発揮されるわけですが、こうした基本的なメカニズムは神経と筋肉に共通しているのです。

 ここで、周期表の登場です。ナトリウムとカリウムの位置を確認しておきましょう。どちらも最も左の列にあります。これは、グループ1と呼ぶのでしたね。

 グループ1の元素はいずれも最も外側の軌道が電子1個であるため、この1個の電子を失ってプラス1価のイオンになるという性質が似ている。だから人体は、セシウムをカリウムと間違って体内に取り込んでしまうことがあります。

 ナトリウムについても事情はまったく同じです。やはり人の体内では、最も外側の1個の電子を失い、プラス1価のイオンの状態で存在します。

 注目してほしいのは、周期表の中でナトリウムとカリウムが、上下に隣接してることです。動物が神経と筋肉の働きをナトリウムとカリウムにゆだねた理由は、まさにこの位置関係にあったと考えられるのです。




 ■参考文献

 

14族 【きょうの一問0830】

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有機化学の勉強法(その2)【化学勉強法】

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14族 【きょうの一問0823】

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人体は4つの元素から成る精密装置

男性の全身のイラスト(人体)- 無料イラスト かわいいフリー素材集より転載)

 

 人体は炭素でできているというイメージを持っている方が多いかもしれません。しかし実際には、原子の数でいえば、人体の62.7%を水素が占めています。水素に次いで多いのは酸素で、こちらは23.8%です。

 水素と酸素が多い理由は、人体の大部分が水だからです。水はH2Oなので、水1分子あたりに水素原子が2個、酸素原子が1個です。だから、水素は原子の数で比較すると、2対1に近い割合になるわけです。

 「水は体内と体外を頻繁に循環しているから、人体の構成元素から除外すべきだ」と考える人もいるかもしれません。しかし、他の元素もすべて、体内と体外を行ったり来たりしているので、水だけが特別だというわけではないのです。

 人体の内外を循環しているという点では、3位の炭素についても事情は同じです。炭水化物にも脂肪にもタンパク質にも、炭素が豊富に含まれており、食事をするたびに栄養素を腸から吸収することで、毎日大量の炭素原子を体内に取り入れているわけです。一方、太ったり痩せたりしなければ、それと同じ量の炭素原子を体外に捨てている計算になります。

 

 では、私たちはどうやって炭素原子を排出しているのでしょうか。

 もちろん、多少は大便と一緒に炭素原子を捨てているのですが、圧倒的に多いのは吐く息です。酸素を使って栄養素を燃焼させ、できあがった二酸化炭素を呼気とともに吐き出して捨てているわけです。ちなみに、糖尿病でもない限り、尿から炭素原子を捨てることはほとんどありません。

 こうして炭素は、常に体外と体内をグルグル循環しています。同じ炭素原子が体内に留まっているわけではありません。

 このように、人体を構成する元素は、大半がどんどん入れ替わっています。だから、水だけを例外扱いにしてカウントしないのはフェアとはいえません。

 人体を構成する元素で4番目に多いのは、窒素です。空気中では、窒素原子は2個結合した窒素分子として存在していますが、体内では、タンパク質を構成するアミノ酸に必ず含まれている元素としてたいへん重要です。タンパク質は人体の構造の基礎を作り上げているため、体内での含有量が多いのです。

 以上の4つの元素だけで、人体全体の99.5%を占めています。つまり、大ざっぱにいうと、人体は水素、酸素、炭素、窒素でできた精密装置だというわけです。

 

 これらを周期表に照らし合わせると、ダントツ1位の水素は第1周期、2位の酸素、3位の炭素、4位の窒素は第2周期です。元素の種類は100以上もあるのに、人体を構成している元素は圧倒的に周期表の上部、つまり、原子番号が小さい元素に集中していることがわかります。




 ■参考文献

 

13族 【きょうの一問0817】

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【CIA 新メンバー】8/8~8/16

★CIA新メンバーのみなさんです(^O^)/★

千葉県のkuraさん♪



福岡県のynさん♪



福島県のもやさん♪




福岡県のやまさん♪
「化学の勉強をしたいと思っています。」



神奈川県の吉田神社さん♪



ほっかいどうはでっかいどーのリン酸さん♪
「がんばるんば!」



群馬県のわっちさん♪



愛知県のはにばさん♪



愛知県のむきき麿さん♪



神奈川県のやまもんさん♪



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有機化学の勉強法(その1)【化学勉強法】

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量子化学とは何か?

 

 量子化学という学問は、何を明らかにするのでしょうか?周期表に関心があっても、こういった具体的な話になると、とたんに拒否反応を示す人が多いようです。化学を専攻する学生でさえ、ここが壁となってつまずく人もいます。


 人の体は、約10の28乗(1028)個の原子でできています。1028を「穣(じょう)」というので、人体を構成する原子は1穣個ということになります。数は4桁ごとに、万、億、兆、京(けい)、垓(がい)、じょ、穣の順に大きくなるので、原子から見るといかに大きな世界で私たちが生きているのか、おわかりいただけると思います。


 原子1個の世界は、1穣個の世界で暮らす私たちの常識が通用しない世界です。たとえば、午後7時30分ちょうどに、渋谷のハチ公前で集合……。私たちが生きる大きな世界では、このように時間と位置を同時に確定できます。だから、ルーズな性格でなければ、きちんと待ち合わせができるのです。ところが、原子1個の小さな世界では、こんな常識は通用しません。時間と位置を同時に確定させることは不可能なのです時間を決めれば正確な位置が決まらず、位置を決めれば正確な時間が決まりません。これを「不確定性原理」といいます。同時に位置と時間を正確に表すことはできず、ただ確率で表されるだけです。原子というミクロの世界は、こうした確率でしか扱えない、漠然とした物理法則が支配しているのです。



 「なんだか、わけがわからない」と感じた方が大半だと思います。原子1個の世界を、原子1穣個の世界の常識をもって理解することなど、そもそも不可能と感じるのは至極真っ当だと思います。実際、20世紀で最も偉大な物理学者といわれているアインシュタインでさえも、最後まで量子理論を否定したまま、この世を去りました。


 「神はサイコロを握りたまわず」


 アインシュタインが残した有名な言葉です。この世の物理現象が、サイコロを振るように確率でしか表せないなんておかしいという主張です。


 相対性理論という当時の常識を全面的に塗り替える理論を打ち立てた天才、アインシュタインでさえ、量子論は受け入れることができなかったわけです。凡人の私たちが直感で理解できないのは、無理もないことでしょう。でも、だからといって、投げ出す必要はありません。量子化学は、確率を数式で分析すればよいので、それで事足ります。




 ■参考文献

 

鉄は元素の優等生

 

 すべての元素のなかで、鉄の原子核が最もエネルギーが安定しています。だから、水素など鉄より軽い元素は、核融合によって少しでも重くなろうとします。


 対照的に、ウラン(U)やプルトニウム(Pu)など鉄より思い元素は、核分裂をして軽くなろうとする傾向があります。たとえば、ウラン235が中性子を吸収すると、クリプトン92とバリウム141に分裂します。


 水素、ヘリウム、炭素などと原子が重くなるに従って、原子核の結合エネルギーは大きくなります。その分だけ結合するとより安定になるため、水素からヘリウム、ヘリウムから炭素といった具合に核融合が起こるのです。


 しかし、こうした反応が起こるのは、鉄までです。鉄より重くなると、逆に原子核の結合エネルギーは小さくなり、余計に不安定になります。ですから、核融合を起こすどころか、むしろ逆に、最も安定した鉄を目指して核分裂を起こそうとします。


 ちなみに、原子力発電や原子爆弾は、ウランなど重い核分裂することによって、あまったエネルギーが熱に変わるという反応を利用しています。つまり、原子力発電は、鉄より重い元素の結合エネルギーの差を電気に変換する発電法です。


 一方、太陽がエネルギーを放射するのは、水素が核融合することによってあまったエネルギーが熱や光に変わっているためです。このエネルギーを利用したものが太陽光発電ですが、石油や石炭も、大昔に植物が太陽光のエネルギーを化学結合のエネルギーに変換してできたものです。ですから、火力発電も、大局的には、鉄より軽い元素の核融合のエネルギーを利用したものだといえます。


 では、鉄より重い元素は、いったい宇宙のどこで、どのようにして生まれたのでしょうか。


 決して量は多くありませんが、宇宙には鉄より重い元素が65種類ほど存在し、それぞれが重要な働きを担っています。たとえば、亜鉛(Zn)がなければ、私たちの神経は情報を適切に伝達することができなくなります。また、ヨウ素(I)がなければ、甲状腺ホルモンがつくれなくなって、全身の代謝が病的に低下してしまいます。銀(Ag)も金(Au)も白金(プラチナ,Pt)も、鉄よりははるかに重い元素ですが、少量ながら確かに存在しています。


 こうした重い元素がどうやって誕生したのか、以前は宇宙の謎だとされていましたが、現在では、少なくともその大半が超新星爆発によってできたということがわかっています。




 ■参考文献

 

13族 【きょうの一問0809】

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【CIA 新メンバー】7/27~8/7

★CIA新メンバーのみなさんです(^O^)/★


北海道のぺろさん、宮城県のぶーちゃんさんから ”アツイ質問” がありました!
みなさん、この暑い夏を頑張ってますね!!

私も頑張りますよ ヽ(`◇´
「mol濃度の演習冊子」をこの夏に必ず完成させたい!!!!!!


北海道のぺろさん♪
「高校3年生です。今授業でコロイド溶液、夏期講習で有機化合物をやっているのですが、先生は夏期講習中(約12時間)で有機を終わらせようとしています。その講習の内容は有機の仕組みを教え、化学式を教えて終了らしいです。果たしてこの内容でセンターは戦えるのでしょうか。因みに、学期間講習(約7時間)でやった無機化学も仕組みと化学式を教えただけで終了しました。」

↓大村の回答↓
「センター試験はトレーニングがモノをいいます。仕組みはその時間で教えることは可能です。私もかつて講習で5時間くらいで教えたこともあります。あくまで、講習はきっかけです。必ずセンター対策用の演習で、トレーニングを積んでください。有機はもちろん無機も同じです。頑張ってください^o^」



埼玉県のべくたーさん♪
「講師として教授法の参考にと、CIAメンバーに応募しました。」


宮城県のぶーちゃんさん♪
「化学に困ってる受験生。国立の医学部目指して日々、奮闘中!よろしくお願いします。」
>>ぶーちゃんのリクエスト記事 「気体の状態方程式」

長崎県のつまようじさん♪



東京都のコムちゃんさん♪



茨城県のdanさん♪



東京都のみゆさん♪



神奈川県のクロネコさん♪



東京都のnonさん♪
「よろしくお願いします」



茨城県のくまりんさん♪



福岡県のtakuyui0623さん♪



北海道のFANFANさん♪




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気体の状態方程式【化学勉強法】

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2族 【きょうの一問0804】

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pH計算【化学勉強法】

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毒の元素

 恐ろしいことに、カドミウムは元素のなかで最悪の毒ではありません。その一つ下には神経毒である水銀があり、そのまた右には恐ろしい顔ぶれの――タリウム、鉛、ポロニウム――が並びます。ここが毒の回廊の中心部です。


 こうして固まっているのは偶然によるところもありますが、周期表の右下隅に毒性元素が集中していることにはそれなりの化学的・物理的な理由があります。その一つは、意外にも、これらはすぐには反応しないことです。生のナトリウムやカリウムは水と反応するので、仮にあなたの体内に入り込んだとしたら、どんな体細胞に触れてもその瞬間にはじけるはずです。だが、ナトリウムもカリウムも反応性があまりに高く、天然では単体という危険な形では存在しません。それに比べて、毒の回廊の元素はもっと巧妙で、はじける前に体内深く進入できます。さらにこうした元素は(多くの重い金属と同じように)、放出する電子の数を環境に合わせて変えられます。たとえば、カリウムは常にK+として反応しますが、タリウムはTl+かTl3+になれます。そのため、いろいろな元素になりすまして体内深くに侵入してしまうのです。


 81番元素でありタリウムが、周期表で最も致命的な元素だと考えられているのはそういう理由によります。動物細胞にはカリウムを吸い上げるための特別なイオンチャンネルがあって、タリウムはここを通り、たいてい皮膚からの浸透で体内に入り込みます。ひとたび体内に入るとカリウムの仮面を捨て去って、タンパク質内部のアミノ酸の主な結合を切ったり、精巧な折りたたみをほどいたりし始めて、タンパク質を使いものにならなくします。そして、カドミウムとは異なり、タリウムは骨や腎臓にはとどまらず、あちこち動き回ります。タリウム原子は一個一個が甚大な害を及ぼせます。そんなわけで、タリウムは毒殺者の御用達として知られています。


 タリウムやカドミウムなどの元素が毒としてこれほどうまく働くもう一つの理由は、永遠に消え去ることがないところにあります。カドミウムのように体内にたまるというだけではありません。それより、こうした元素は放射性を決して示さない、安定で球に近い核を形作るのです。



【参考文献】




来てくれた人

プロフィール

大村升次郎

Author:大村升次郎
私立学校の教師。化学勉強法【フレームワーク式】を運営。『効果的な化学の学習を日本全国に広げる』が夢(^^)/モル濃度計算の問題集を近日Amazonで販売します(^O^)
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