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化学(理論)
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化学(理論)

2016-08-04 00:00
    化学には化学基礎と化学がある
    受験では文系は化学基礎を、理系は化学基礎+化学を使う

    物質とは!?
    物は何からできてるのかという議論は古代ギリシャからされてきた。
    物質は
    元素→物質を構成する基本成分(→原子の種類)
    原子→物質を構成する基本粒子

    元素は形がないものでこういう感じの物でできてますよ。という形のないものが元素
    原子は小さい一個の粒
    人間って何でできてるんですか、という問題をしたときに細胞からできてるんです。
    と、単細胞の集まりなんです。単細胞一個という粒子(原子とも言い換えられる)からできてるんですよ。または愛から、やさしさからできてるんですよ。というのは成分(元素と言い換えるこ)からできてる。
    一粒一粒の原子の種類の成分を元素とすることで区別でする。
    つぎに、原子と似てるのが分子、だが似て非なるもの
    分子→物質としての性質を示す原子の最小の集まり。
    分子が集まって原子を作る。

    水素原子はHで表す
    問い、水素原子は水素としての性質を持っているか
    水素の性質とは、最も軽い気体、水素と酸素があると爆発的な反応をするだとかである。
    水素原子は水素ではない 水素の性質を持っているのは水素分子 HH 2つの水素原子からできていてH2と表す。H2が初めて水素と呼ばれるものとなる。これが酸素と結合して爆発的な反応をする。水素原子は水素の性質はなく物質を示すただの材料でしかない。
    それが2つ合わさると水素になります。
    原子は材料ですが物質、物としてみるためには粒だけでなく粒が集まって性質を持たなければならない。

    物質をマクロ的に見ると
    純物質とは化学式で書ける
        単体→1種類の元素からなる オゾン、水素、窒素
         同素体:同じ元素からなるが性質の異なる単体、有名なのがスコップ
         S  
         C 黒鉛(グラファイト)、フラーレン、ダイアモンド、カーボンナノチューブ等

         O 酸素、オゾン
         P 
         ほかのはおいおい勉強します。
        化合物→複数の元素からなる 水、二酸化炭素、コーラ、エタノール
     物は単体で出来ていれば物の結合から考えれば性質が分かってきます。
     化合物になれば原子の種類が変われば結合の仕方がどんどんかわって来るが、結合の仕方を考えばわかります。
     化学は純物質にすると分かりやすい事になります。ですが私たちの体をはじめほとんどは化合物であり混合物です。
     物の性質を比べるときは混合物を純物質に分離していこう。蒸留、分留、ろ過、再結晶等。

    混合物 いろんなものが集まってできてる
    でできている。

    物質の成分と構成原子

    物質が原子に至るまで、
    アリストテレスが物は元素(エレメント)でできていると言う。地、水、火、風
    デモクリトスが物は原子とできているという。
    だがアリストテレスがデモクリスの原子説を否定する。「自然は真空を嫌う」
    つまりデモクリトスが説く物が粒(球体の粒)が集まって物ができると言うのは
    その集まっている一つ一つの粒の間に隙間(真空)ができると言うことになる。
    その隙間の何が問題かというと、アリストテレスの元素説には「風」つまり空気というのがある、空気というのは空間では見えないが風が当たるとなんとなくわかる、分かりやすいのが水中。空気の泡が確認できる。つまり空間には「風」というものがありデモクリストのいう原子論には真空がないと成立しないだが「風」が確認されているので原子論は否定された。

    ラボアジエ 質量保存の法則 もっとも古い法則 18世紀頃 フランス人
          ”反応の前後で物質の総質量は変わらない”
          1、フロギストン(燃素)説の否定:当時、なぜ物は燃えるかわからず燃素というものがあると考えられていた。これからO₂酸素の発見に繋がる。容器にものを入れて、燃やしたところ前後で質量が変わらなかったことから質量保存の法則の発見と燃素の否定と酸素の発見。
          2、ここから正確に質量を測りはじめるようになる。      

    ボイルの法則 気体の体積が反比例する 例:風船を力を入れて縮めても緩めると戻る
           PV=一定 ボイル卿はイギリス人 16-17世紀 
           産業革命時蒸気機関の発明で見つけた~

    シャルルの法則 気球でとんだ T/V=一定 イギリス人 19世紀

    プルースト  定比例の法則 酸化銅の質量を測って結合した酸素の量を測った。
                  
    ドルトンの倍数比例の法則 Cは12g  CO   16g  イギリス人
                       CO₂   32g

    ドルトン分圧の法則
    ヘンリーの法則   この二つは似てる法則    ちなみにイギリス人で二人は友達

    ドルトンが質量保存の法則や倍数比例の法則をまとめて一つの仮説を出すそれが原子説(atom)
    単体はそれ以上分割することができない。最小の粒子からなる。デモクリトスの説が復活。
    人類は2000年も何してたの?
    理由はキリスト教の影響で自然は神が作ったとしたため、あまり追及していなかった。
    だが、宗教革命でドルトンはプロテスタントのクェーカー(神秘学派)自然は自然物理でできているとした宗派の神父?牧師?をしていた。

    ゲーリュサック 気体反応の法則 18世紀 ドイツ人
            反応する気体の体積比は常に整数比をとる
             H₂+Cl₂→2HCl 1:1=2
    つまり、反応する互いの物質が半分に割れ再結合して新しい物質になるということだか、この説だとドルトンの原子説と矛盾することになる。だがお互い一歩も譲らない。

    アボガドロの法則 ”同温同圧で同体積の気体は常に同数の分子を含む” イタリア人
     
    分子=物質としての性質を示す原子の最小の集まり
    H₂+Cl2HCl
    分子説なら矛盾しない!化学反応とは原子間の結合の組み換え

    ドルトンは水素分子H₂を原子としたのが間違いであったため矛盾が生じた。
    だが認められず50年後ほかのイタリア人が再度、説を論じて認められた。

    トリチェリが水銀を使って真空を見つける イタリア人
    パスカルがそれの実験を見て大気圧を見つける フランス人

    原子を見つけようと動きになる。そこから電子の発見。

    トムソンの電子モデル 電子は非常に質量が小さい

    これはあくまでも説なので実際はどうなっているかわからない


    原子の構造


    ⁴₂He ₂は原子番号(=陽子数)=電子数
       ⁴は質量数(=陽子数+中性子数)
    原子の質量/原子核の質量

    放射性同位体 
    不安定な原子核を持ち放射線を出しながら安定な原子核へと崩壊する

    ①α崩壊⇒α線(=⁴₂He原子核)
    ②β崩壊⇒β線(=e⁻)核内電子












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