スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

きょうのコツ 11/24~28

私の授業で教えている「化学勉強法(ちょっとしたコツ)」を限定公開します!!次の方におすすめです。

・学校の化学の授業では受験で役に立たない。
・すでに高校を卒業していて、化学を自分で1から勉強するしかない。
・化学を教える立場になったが、教えるコツがまだ分からない。
続きはブロマガを購入して楽しもう!
このコンテンツはブロマガ(有料)です。
購入すると続きをお楽しみいただけます。
ブロマガって何?

濃度計算「換える」フレームワーク付【化学勉強法】

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

「質量保存の法則」はどうやって分かったのか?

  

 

 アントワーヌ・ラヴォアジエ - Wikipediaより)

  

 ラボアジエは燃焼に興味を持った。その理由は、第一に燃焼は18世紀における需要な化学上の問題であったこと、第二に彼は1,760年代に街路照明の改良法について書いた論文によって初期の成功を収めていたということでした。1772年に、彼が他の科学者と共同出資してダイヤモンドを買い、密封容器中でそれが消失するまで加熱したのが、その研究の手始めでした。二酸化炭素が生じたが、その事実からダイヤモンドは炭素の一形態であり、それゆえにダイヤモンドは何にもまして石炭と密接な関係を持つことが初めてはっきりと証明されました。


 彼はさらに密封容器中一定量の空気とともにスズ、鉛などを加熱した。この2つの金属は共にある一定量まで表面に「金属灰」の層を作りましたが、それ以上は錆びませんでした。フロギストン説を支持する人は、空気は、含むことができるだけの量のフロギストンを金属から吸収したのだと主張したと思われますが、すでによく知られていたように、金属灰は金属自身よりも重かったのです。しかし、ラボアジエが加熱後全容器(金属、金属灰、空気などすべて)の質量を測ったところ、その質量は加熱前と等しいものでした。
このことから、金属が部分的に金属灰になる際に質量が増したとすれば、容器の中の何かが等しい質量を失ったはずであることがわかりました。この何か他のものは空気であるように考えられました。もしそうであるならば、容器の中はいくらか真空になったはずです。確かにラボアジエが容器を開くと、空気が勢いよく入っていきました。その後では、容器と内容物の質量は増していることがわかりました。


 このようにしてラボアジエは金属から金属灰への変化は、神秘的なフロギストンが失われた結果ではなく、極めて物質的なもの、すなわち空気の一部が加えられた結果であることを示しました。


 こうして彼は鉱石から金属の生成についての新しい説明を行うことに成功しました。鉱石は、金属と気体の結合したものであった。鉱石を木炭と共にすると、木炭は鉱石から気体を奪って二酸化炭素を生じ、後には金属が残ります。


 つまりシュタールは、製錬の過程を木炭から金属へフロギストンが移動することだと述べたのに対して、ラボアジエはそれを、気体が鉱石から木炭に移動する過程を含むものだと述べたのです。しかしこの2つの説明は互いに逆の言葉で言い換えた、同じ内容のものではないでしょうか?ラボアジエの説明がシュタールの説明に勝るという理由があったでしょうか? 確かにその理由がありました。ラボアジエの気体移動の理論によって、燃焼の際に見られる質量変化を説明することができたからです。
金属灰は、加えられた空気の部分の質量だけ、もとの金属よりも重いものでした。木も空気を取り込んで燃えますが、新しく生じる物質(二酸化炭素)自身も気体であって空気中に消えてしまうので、質量を増ようには見えませんでした。そして残った灰は元の木よりは軽かったのです。もし、密封容器の中で木を燃やすならば、燃焼過程中に生じた気体は反応系の中に留まり、したがって灰、生じた蒸気、および空気中に残っている物質の質量の和は、木と空気の元の質量にちがいない―――。事実、ラボアジエはいろいろ実験を行っている間に、もし化学反応に関わるすべての物質とすべての生成物を考慮するならば、質量の変化は決して起こらないと考えるようになりました。


 そこでラボアジエは、質量は決してつくり出されたり、失われたりすることはなく、ただある物質から他の物質に移動するだけであると主張しました。この概念が19世紀化学の基礎になった質量保存の法則です。測定によって得られたラボアジエの業績は、ここに述べたように非常に偉大であったので、彼の時代以降化学者たちは測定の原理を心から受け入れるようになりました。





【参考文献】



濃度計算のフローチャート/実践例/【化学勉強法】(増刊号)

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

きょうのコツ 11/17~21

私の授業で教えている「化学勉強法(ちょっとしたコツ)」を限定公開します!!次の方におすすめです。

・学校の化学の授業では受験で役に立たない。
・すでに高校を卒業していて、化学を自分で1から勉強するしかない。
・化学を教える立場になったが、教えるコツがまだ分からない。
続きはブロマガを購入して楽しもう!
このコンテンツはブロマガ(有料)です。
購入すると続きをお楽しみいただけます。
ブロマガって何?

混合の濃度計算-フレームワーク付【化学勉強法】

有料記事は詳しく解説してある記事です。100円になります。o(^▽^)o


続きはブロマガを購入して楽しもう!
このコンテンツはブロマガ(有料)です。
購入すると続きをお楽しみいただけます。
ブロマガって何?

測定の勝利

  

 

 アントワーヌ・ラヴォアジエ - Wikipediaより)

  

 18世紀も終わりに近づくと、気体に関してなされた多くの重要な発見は何らかの統一的理論にまとめ上げられる必要があった。この仕事をなすべき人も登場した。その人こそフランスの化学者ラボアジエ(1,743から94)であった。


 化学の研究を始めたばかりの時からラボアジエは正確な測定の重要性を認めていた。そんなわけで1764年になされた彼の最初の重要な仕事は、石膏(せっこう)の組成に関する研究であった。彼はこれを加熱して含まれている水を追い出し、失われた水の量を測定した。彼はブラックやキャベンディッシュのように化学変化に測定を応用する人たちの仲間に加わった。しかしラボアジエは測定を、より体系的に行い、それをもはや役に立たない。科学の進歩を抑えないまでも妨害している古い理論を打ち破るために用いた。


 たとえば、1770年においてすら、古代ギリシアの間その概念にしがみつき、長時間加熱することによって水は土に変わるのであるから編成は可能であると信じている人もいた。水を何日もガラス容器中で加熱すると固体の沈殿が生じるので、この想定は(初めはラボアジエにとっても)もっともであるように見えた。


 ラボアジエはこのいわゆる編成を視覚に頼る以上の方法で試験(実験)することにした。水蒸気が凝縮してフラスコに戻るので、実験中に物質が失われることのないような装置の中では水を101日間煮沸した。もちろん彼は質量の測定を忘れなかった。彼は長期間の煮沸の前後の水と容器の重さを測った。


 確かに沈澱物が生じたが、煮沸の前後で水の質量には変化がなかった。したがって、その沈殿物は水から生じたはずはなかった。ところがその沈殿物を削り落とした後のフラスコ自体は、ちょうどその沈殿物の質量に等しいだけ目方が軽くなっていることがわかった。別の言葉で言えば、その沈殿物は、熱水にゆっくりと浸されて、個体の小片となって沈殿したガラスの成分であって、土になった水ではなかった。これは、測定によって事実の合理的な証明が得られるのに対して、目の証言だけでは誤った結論が導かれると言うはっきりした例であった




【参考文献】


モル濃度計算の全フローチャート&全フレームワーク【化学勉強法】(増刊号)

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

【CIA 新メンバー】10/29~11/16

★CIA新メンバーのみなさんです(^O^)/★


千葉のH♪
「県立高校の教員をしています。専門は、機械です。考査前に、クラス生徒(理科や数学)の補習をしています。参考にしたく、このサイトを閲覧しました。宜しくお願いします。参考になり助かります。」



東京のmoko♪
「まだ一部しか閲覧できていないのですが、とても分かりやすく内容がまとまっていて感動しました。ぜひ活用させてください。」



茨城のmiichan♪



兵庫のN♪



新潟のじょうたろう♪



overseas from people's republic of Chinaの散舞紫桜♪
「I'm a Internet viewer(Also a student in senior middle school) from Chaozhou Guangdong province China.I'm glad to find a way to learn Chemistry with another language.Because I'm not good at it and want to find a way to Improve it soon and without too much effort.
I can read the question that you have written in Japanese but i just know a little about it.
I want to take part in here if you(Mr.) want to.Thanks!

The expression of the question is more clearly than i learn from them in my school.」




岡山の匿名さん♪
「手書きの解説が分かりやすいです。
演習問題があるのがいい!」




北海道のhumchan♪
「非常に解り易いし、興味を持たせる書き方だと思います。
高校の先生なんか不要になるくらい。」




埼玉県の上原♪



佐賀のはち♪



東京のtoshiro♪



宮城のみお♪



東京のnao♪



兵庫のHiroo♪



AO♪



大分のnao1113♪
「理解度の確認に最適です。苦手分野、必要分野に活用できそうで楽しみです。」



東京の匿名♪
「希望が湧いてきました!化学できるかな???」



愛知のかきじろう♪



千葉県のyuki015♪
「錬金術師ですーわかりやすくてうれしいです。」



埼玉のおーがに♪



愛知のジョセフ♪
「画期的で面白かったので会員登録しました!分かり易い!」



沖縄のHAZARD♪
「化学得意になりたいヽ(´o`;いや、得意にする!他のサイトより見やすくてよかったです!」




「」



長崎のココナッツ♪
「これから活用させていただきます!」



宮崎のとうか♪
「理系大学生です。勉強させてください、よろしくお願い致します。わかりやすく、見やすいです。大事なところがインパクトがあって記憶に残りやすいと思いました。」



神奈川のK♪
「とても助けてもらえそうな気がします。」



東京のkinako♪
「mol計算等で悩んでいるのは私だけじゃないんですね。頑張ります!とても分かりやすいです。有難うございます。」



広島のななこ♪
「大事なことだけをわかりやすく書いていてとてもためになります!」



愛知の匿名♪
「全然理解できていなかった濃度計算の手順がまさかインターネットのサイトで理解できるとは思っても見ませんでした。とてもわかりやすいです!」



和歌山のまさかず♪



埼玉のりんご♪
「」



広島のもふち♪
「あまり知識は持っていません。興味はあります。見てみたい記事がたくさんありそうです。」



他、匿名数名です。


>>あなたもCIAメンバーになる!!


きょうのコツ 11/1~14

私の授業で教えている「化学勉強法(ちょっとしたコツ)」を限定公開します!!次の方におすすめです。

・学校の化学の授業では受験で役に立たない。
・すでに高校を卒業していて、化学を自分で1から勉強するしかない。
・化学を教える立場になったが、教えるコツがまだ分からない。
続きはブロマガを購入して楽しもう!
このコンテンツはブロマガ(有料)です。
購入すると続きをお楽しみいただけます。
ブロマガって何?

モル濃度計算の全フレームワーク【化学勉強法】

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

私たちを動かすチャンネル~イオンの存在~

 

おたくde研究会 » PHって何?(イオン編)より転載)

 


「私たちはなぜ、動くことができるのか―――」

 


 筋肉は収縮したままでは何の役にも立たず、神経も筋肉もオンとオフを切り替えられることが、本質的な機能だということです。これらのオン/オフの切り替えは、電気的にプラスなのかマイナスなのかで決まります。


 神経の細胞も筋肉の細胞も、どちらも普段は、細胞の内側が電気的にマイナス、細胞の外側が電気的にプラスになっています。これがオフの状態です。


 そこに信号が伝わってくると、一時的に細胞の内側と外側のプラスとマイナスが逆になります。これがオンの状態です。そうすると、筋肉は縮み、神経は刺激を伝えていきます。筋肉と神経では最終的な役割は違いますが、オン/オフを切り替えるプロセスや基本的な仕組みについては、まったく同じです。


 では、信号が伝わってくると、筋肉や細胞はどうやって細胞の内側と外側のプラスとマイナスを逆転させるのでしょうか。この仕組みを演じているのが、ナトリウムとカリウムなのです。

 

 


 人間の細胞は全身で60兆個もあり、そのすべてにカリウムがタップリ含まれています。一方、細胞の外側にはリンパ液や血液があるわけですが、どちらもナトリウムが豊富に含まれています。血液がしょっぱいのはこのためです。

 体内にあるカリウムやナトリウムは、もちろん金属の状態ではなく、水に溶けたイオンの状態で存在しています。ナトリウムもカリウムも、外側に1個だけ回っていた電子を放出してイオンになるため、どちらもプラス1価のイオンになるのでしたね。


 細胞を包む膜には、ナトリウムだけが通れる専用の穴と、カリウムだけが通れる専用の穴があります。筋肉も神経も、信号が伝わってくると、まずナトリウム専用の穴が開きます。そうすると、ナトリウムが多い細胞の外側から、少ない細胞の中にナトリウムが一斉に入ってきます。


 入ってくるナトリウムはプラス1価のイオンなので、電気的にマイナスの状態だった細胞の内側がプラスに変わります。反対に、プラスの状態だった細胞の外側は、プラスが減ったぶんだけマイナスに変わるわけです。こうして細胞の内側と外側でプラスとマイナスが入れ替わります。


 これがきっかけになって筋肉は自動的に縮み、神経は刺激を伝えるのです。つまり、筋肉や神経のスイッチがオンになった状態は、ナトリウムイオンが細胞の外側から内側に移動することで生じるわけです。


 ただし、このままだと、筋肉は1回縮んでおしまい、神経は1回刺激を伝達しておしまいになってしまいます。もちろん、生きていくためには筋肉も神経も使い捨てというわけにはいきません。


 そこで、次に使えるように、細胞の内側と外側の電気的な状態を、すみやかに元のオフの状態に戻さないといけません。ここで力を発揮するのがカリウムです。


 ナトリウムが細胞の中に入ってきて細胞の中がプラスになると、今度はカリウム専用の穴が開きます。すると、カリウムが豊富に存在する細胞の内側から、カリウムが乏しい細胞の外側へと、開いた穴を通ってカリウムが移動していきます。カリウムもプラス1価のイオンなので、カリウムが出ていった細胞の中は再びマイナスになり、カリウムがやってきた細胞の外側は再びプラスになるわけです。こうして元のオフの状態にリセットされれば、筋肉も神経も、次の刺激に備えられるわけです。


 このように、筋肉も神経もナトリウムとカリウムが対照的に働くことによって機能を発揮できるのです。


 ナトリウムとカリウムは、周期表の上下に隣接しているため、原子の性質はよく似ているものの、大きさは少し異なるという関係にあります。生物は進化の歴史の中でナトリウムを通す穴と、カリウムを通す穴の両方を手にすることができました。その理由は、どちらの穴もよく似たタンパク質で設計することができたということです。


 この、よく似ているけど、ちょっとだけ大きさが違うというのが、動物にとって実にありがたい関係だったのです。



 ■参考文献

 

濃度計算のフローチャート【化学勉強法】

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

悪のフレオン

 

b_b03

http://www.plus-ondanka.net/b03_fluorocarbon.htmlより転載)

 


 塩化フッ化炭素化合物(クロロフルオロカーボン、以下CFCと略)の輝きは1974年まで続きました。この年、アトランタで開かれたアメリカ化学会の総会でシャーウッド・ローランドとマリオ・モリナが物議をかもす研究結果を発表しました。二人はCFCの異常な安定性がまったく予期せぬ、そして非常に厄介な問題を起こすことを発見したのです。


 CFCは他の化合物と異なり、ふつうの化学反応では分解しません。もともとの長所であった性質です。空気中に放出されたCFCは、数年、ときには数十年も下層(対流圏)を漂い、やがて成層圏まで上がり、そこで太陽光線によって分解されます。成層圏にはオゾン層と呼ばれる地上50キロから30キロメートル上空に広がる層があります。これをずいぶん厚い層に思えるかもしれません。しかし同じオゾン層を地表の圧力で圧縮したら、わずか数ミリメートルになってしまいます。成層圏の高度では大気圧が非常に低く、オゾン層が薄く広がっているのです。


 オゾンは酸素の同素体です。両者の唯一の違いは、分子を作る酸素原子の数だけです。酸素はO2でオゾンはO3です。しかし二つの分子は非常に異なった性質を示します。オゾン層の上では、強い太陽光線が酸素分子の結合を壊し、二つの酸素原子が生じます。


 これらの酸素原子はオゾン層まで降りてきて、それぞれ酸素分子と酸素原子になります。

 二つ酸素原子は再び結合し酸素分子となります。


 こうしてオゾン層では常にオゾンが作られ、常に壊されています。二つの過程は数千年にわたってバランスが保たれ、その結果、地球の大気中のオゾン濃度も比較的一定になっています。この仕組みは地上の生命にとって重要な意味を持ちます。オゾン層のオゾンは、生き物にとって非常に有害な太陽からの紫外線を吸収してくれるのです。我々はオゾンの傘の下で生きていると言われます。太陽の殺人光線から守ってくれる傘です


 しかしローランドとモリナの研究は、塩素原子がオゾン分子の分解を速めることを示しました。最初のステップは塩素原子とオゾンの衝突で、一酸化塩素(ClO)と酸素分子ができます。

 次にClOが酸素原子と反応して酸素分子ができ、そして再び塩素原子が生じます。


 ローランドとモリナは、この一連の反応がオゾンと酸素分子のバランスを崩すことを示唆しました。なぜなら塩素原子はオゾンの分解を速めますが、オゾンの生成には影響しないからです。最初のステップでオゾンの分解に使われた塩素原子は、次のステップで再生するため、触媒として働いています。すなわち、反応速度を高めるけれども、それ自体は消費されません。これはオゾン層への影響を考えたとき、非常に警戒すべき性質です。つまり単にオゾン分子が塩素と反応するのではなく、一つのCFC分子から離れて上空に行った塩素原子一つは、不活性化するまでに、平均して十万個のオゾン分子を破壊すると言われています。オゾン層が1%減ると、大気を通過する有害紫外線が2%増えるそうです。


 ローランドとモリナは実験結果に基づき、CFCと関連化合物からの塩素原子は、成層圏に達するとオゾン層の破壊を始めるだろうと予言しました。当時CFC分子は、毎日何億何兆と大気に放出されていました。CFCがオゾン層の枯渇、そしてすべての生物の健康、安全性に対し、現実的な、緊急の脅威となっているというニュースは、人々の不安感を煽りました。しかし、CFCが自発的廃止、部分的禁止を経て完全に禁止されるまでには、長い歳月――そして、さらなる研究、報告、特別調査チーム――を必要としました。


 しかし全く予期せぬところからのデータにより、CFCを禁止しようという政治的意思が生まれます。1985年、南極での観測から、極地上空のオゾン層が破壊されつつあることが示されました。いわゆるオゾンホールの最大のものが、事実上無人の大陸の上空で、冬に出現しうることは人々を困惑させました。南極には冷媒もエアロゾルのヘアスプレーもありません。それは、CFCを環境に放出することが、その地域だけではなく地球規模の問題であることを明らかに意味しました。1987年には、南極上空を飛ぶ高高度観測飛行機がオゾン層下部で一酸化塩素ClOを検出しました――ローランドとモリナの予言が実証されたのでした(二人はこの8年後、成層圏と環境に対するCFCの長期的影響を発見したということで、1995年のノーベル化学賞を分け合いました)。


 1987年、モントリオール議定書と呼ばれる条約が採択され、調印したすべての国はCFC使用の段階的中止、最終的には全面的禁止を求められました。今日、冷媒としてはクロロフルオロカーボン(CFC)の代わりにハイドロフルオロカーボン(HFC)とハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)が使われます。前者は塩素を含みません。後者は大気中で簡単に酸化されるため、反応性の低い従来のCFCが到達する成層圏上部まで達することは少ないです。しかしCFCの新しい代替物質は冷媒としての能力に劣り、同じ冷却効果を得るには、多いもので3%余分にエネルギーを必要とします。


 現在、大気中には膨大な数のCFC分子があります。すべての国がモントリオール議定書に調印したわけではありません。また、調印した国であっても、依然としてCFCを含む冷蔵庫が何百万台も使われており、廃棄された古い機器もおそらく何十万台かあって、そこからCFCが大気中に漏れ続けています。漏れたCFCは上昇し、既に存在するCFCの流れに加わります。オゾン層で大破壊を起こす、ゆっくりとした、しかし変えられない流れです。かつて称賛されたこれら分子の影響は、今後数百年にわたって現れるかもしれない。地表に届く高エネルギー紫外線の量が増えれば、細胞やDNA分子が損傷する確率も増す。ガンや突然変異の発生が増えるということです。





 【参考文献】


 

質量パーセント濃度のモル計算-フレームワーク付【化学勉強法-増刊号】

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

溶液の密度計算【化学勉強法】

この記事を閲覧するにはパスワードが必要です
パスワード入力

冷やせることの衝撃~素晴らしいフレオン(2)~

20110512_1962976.jpg
(http://aozora.jugem.cc/?eid=2580より転載)


 塩化フッ化炭素化合物(クロロフルオロカーボン、以下CFCと略)は完璧な冷媒で、冷却機産業に革命を起こしました。電気を引く家庭がどんどん増えたこともあり、家庭用冷蔵庫の爆発的普及の要因となりました。冷蔵庫は、1950年代までに先進国で標準的な家庭用電化製品になりました。生鮮食料品を一日分ずつ買う必要もなくなり、腐りやすいものも安全に保存でき、さらに食事を前もって作っておくことができるようになりました。冷凍食品産業も花開きました。新製品が開発され、簡単にすぐ食べられる食事、「TVディナー」が登場しました。CFCは食品の買い方、調理の方法、さらには食べるものすら変えてしまったのです。冷却装置は、熱に弱い抗生物質、ワクチンなどの医薬品を保存したり、世界中に発送したりすることも可能にしました。


 安全な冷媒分子が大量に得られるようになって、人類は食品以外のものも冷やせるようになりました。空気です。数世紀の間、人々は暑さに対処するのに、主として自然の風を送り込んだり、団扇(うちわ)であおいだり、水の気化による冷却効果を使ったりしていました。ひとたびCFCが登場すると、立ち上がったばかりの空調産業が急速に発展しました。熱帯や、夏が異常に暑い地方では、エアコンによって家庭、病院、オフィス、工場、ショピングモール、車――人々が住んだり働いたりする場所は全てが快適になりました。


 CFCには他の使い道も見つかりました。事実上、どんなものにも反応しないため、スプレー缶に使われ、あらゆる内容物の理想的な噴出剤となりました。ヘアスプレー、髭剃りフォーム、香水、日焼けローション、トッピング用ホイップクリーム、チーズスプレッド、家具磨き剤、カーペット洗剤、風呂のカビとり剤、殺虫剤、これらは膨大な製品群の一部に過ぎません。CFC蒸気が膨張することで、エアロゾル缶の小さな穴を通して押し出されました。


 梱包材(こんぽうざい)に使われる軽くて多孔質のポリマーを作るとき、CFCのあるものは発泡剤として理想的でした。ビルの断熱材、ファストフードの容器、スタイロフォームのコーヒーカップなどもそうです。フレオン113のようなCFCの溶媒特性は、回路基板や電子部品の洗浄に最適でした。また、CFCの塩素やフッ素を臭素原子Brで置換すると、分子が重くなり沸点も高くなる。フレオン13B1などはその例で、消火剤に適しています。


 1970年代初めには、CFCと関連化合物が年間百万トンほど作られるようになりました。これらの分子は本当に理想的で、欠点やマイナス面などなく、現代社会においてその役割を果たすのに完全に適しているように見えました。この世界をより良い場所にするように見えたのです。




 【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^)
>>会員登録  >>サイト >>プロフィール詳細 >>秘密の掲示板

最新記事

メールフォーム

名前:
メール:
件名:
本文:


上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。