"per-ic" acid → "per-ate" polyatomic ion "過"
"ic" acid → "ate" polyatomic ion
"ous" acid → "ite" polyatomic ion
"hypo-ous" acid → "hypo-ite" polyatomic ion
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状態変化
[気体]gas
分子同士の結びつきがない(自由に飛び回っている)
分子同士が遠く離れていて引き合っていない
かたち:変化する
体積:一定
体積が、液体や固体に比べてはるかに大きい
分子の直径:となりの分子との距離=1:10 (室温1気圧)
[液体]liquid
分子同士の配列が不規則
かたち:変化する
体積:一定
ex.氷、バター
[固体]solid
分子同士の配列が規則的(結晶)
かたち:一定
体積:一定
無定形固体(amorphous solid):液体のように無秩序な配列で凍結
結晶性固体(crystalline solid):規則的な配列と繰りかえしパターン
体積一定:液体、気体
かたち一定:固体
加熱:固体→液体→気体
[沸点]boiling point
100 ℃
212 °F
375.15 K
蒸発(evaporation)⇔液化(condensation):沸点boiling point (水は100度)
凝固⇔融解 :融点=凝固点 (水は0度)
昇華(sublimation)⇔昇華
※露点(露点温度)は、「空気中の水蒸気量が飽和して水蒸気が凝結し始める温度」であり、空気中の水蒸気量に依存する。
[水蒸気]
・水が気体になったもの
・目に見えない(湯気や雲は水の細かい粒であって、水蒸気ではない)
・軽い 原子量=1*2+16=18 (湿った空気は軽くなる)
[湯気]
・水蒸気(気体)が冷やされてできた、非常に小さな水滴(液体)の集まり
・水蒸気ではなく液体
・雲も小さな水滴(液体)の集まり
[蒸発]
液体の表面から気化(液体→気体)が起こる現象。
ex洗濯物が乾く、水たまりが干上がる、
氷が冷凍庫の中で小さくなっていくのは"昇華"
蒸発熱:539cal/g
[水の沸騰]
・液体表面からの蒸発(気化)だけでなく、液体内部からも気泡の形成をともなって気化が起こる(飽和蒸気圧が大気圧と等しくなり、表面だけでなく水の内部からも気化(蒸発)がはじまり、液体内に蒸気の気泡ができる)
・100℃で起こる(気圧によって変わる)
・沸騰石(素焼きのかけらなど)を入れて、突沸を防ぐ(孔中の小さな空気の粒が核になる)※素焼き:釉薬を塗っていない焼き物
・加熱の初期にでる泡は溶けていた空気であり、沸騰時にでる泡は水蒸気
・100℃の飽和水蒸気圧は1気圧
[水の性質]
・100度で沸騰する
・加熱をつづけても、100度以上には上がらない
・4℃で最も密度が高い
・水が氷になる(凍る)と体積が増える(1.1倍)
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[溶液]solutionの特徴
・均質homogeneous
・透明
※牛乳は水溶液ではない
[溶質]solute
溶けている方(少ない方)
[溶媒]solvent
・溶かしている方(多い方)
・溶媒は変化しない
ex.水溶液、チンキ剤(アルコール)
※ヨードチンキ(殺菌剤)はヨウ素のチンキ剤
溶質粒子の大きさによる分類
懸濁suspension >コロイドcolloid > colloid
1μm以上 1～1μm 1nm
[コロイド]
チンダル現象が観測される
マシュマロ(a gas in a solid)
ホイップクリーム(a gas in a liquid)
霧(a liquid in a gas)
煙(a solid in a gas)
[質量パーセント濃度]
=溶質の質量/溶液の質量=溶質の質量/(溶媒+溶質の質量)
海水:3.5%
死海:25%
[溶解度]
溶媒100gに溶ける、最大の溶質の重量(g)
塩化ナトリウムは温度の影響が小さい
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①[単体]elements
・1種類の元素から成る
ex 塩素(Cl)、臭素(Br)、銀(Ag)、銅(Cu)、水素(H)、酸素(O)
↑
↓
②[化合物]compounds
・化合物の構成物(異なる元素)が原子レベルで結びついている
・化合物を構成する元素の性質は現れない
・構成する個々の元素を分離することは困難
・それぞれの元素が一定の比率になっている
ex 水(H2O)、塩化ナトリウム(NaCl)、二酸化炭素(CO2)、塩化銅(CuCl2)
③[混合物]mixtures
・2種類以上の物質(単体or化合物)がまざっているが、原子レベルでは結びついていない
・化合物にくらべ、個々の要素を分離することは容易
・それぞれの要素が一定の比率になっていない
ex 空気,食塩水,牛乳,岩石,塩コショウ
↑
↓
④[純粋な物質]pure substances
・1種類の物質(単体or化合物)でできている、
ex.
純粋な化合物
水(H2O)、塩化ナトリウム(NaCl)、硫化鉄(FeS)、砂糖
純粋な単体
水素(H2)、酸素(O2)、銅(Cu)、鉄(Fe)
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[試薬]
塩化コバルト紙
小林、水飲んで血を吐く
ベトベト(BTB)のサンキスト(酸・黄色)、中身(中性・緑)危ない(アルカリ性・ブルー)
ふたり(フタレイン)で歩き(アルカリ)、赤くなる
仮眠しないで染色する
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原子番号=原子核中の陽子数(下つき)
[質量数]mass number
原子核中の陽子数 + 中性子数(上つき)
[原子量]atomic weight
=同位体の存在比を考慮した質量
[周期表]
行 周期(period)
各周期が7つのエネルギー準位に相当
ex.第4周期の元素はどれでも最外殻電子が第4エネルギー準位にある
[族]group
同族元素は価電子(最外殻電子の数)が同一=化学的性質が同じ
1族 H, アルカリ金属(Li,Ca,Rb,Cs,Fr)
2族 アルカリ土類金属(Be,Mg,Ca,Sr,Ba)
17族 ハロゲン族(F,Cl,Br,I,At)
18族 希ガス族(He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn)
[イオン結合]
水に溶かすとバラバラになる(電離)
分子ではなく結晶格子をつくる
金属と非金属の間でできる(1,2,3属と17,18属の間)
[共有結合]covalent bond
電子を共有する
非金属どうし
酸化マグネシウム MgO
二酸化マンガン
水酸化カルシウム
水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)
酸化カルシウム(生石灰、乾燥剤)) CaO
炭酸カルシウム(石灰石) CaCO3 チョーク
炭酸水素ナトリウム(重曹) NaHCO3
H2CO3 炭酸
砂糖(sucrose) C12H22O11
硫酸銅 CuSO4
エチルアルコール C2H5OH
アスピリン C9H8O4
Vitamin C C6H8O6
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[酸化還元]oxidation-reduction
[酸化]oxidation:
①物質が、酸素と結合すること
②分子や原子が電子を失うこと(酸素はO[2-]なので、酸素に電子をうばわれる)
③水素が除去されること(脱水素)
[酸化剤]
相手を酸化し、自分自身は還元される
①自分自身は酸素を失い、相手に酸素を与える
②電子を獲得する物質(電子をうばう)
ex.
ハロゲン族(酸素、塩素、ヨウ素)
過酸化水素水(還元剤でもある)
燃焼やさびも酸化反応の一種
ほとんどの殺菌剤は酸化剤:オキシドール、塩素、ヨードチンキ(ヨウ素)、イソジン(ヨウ素)
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[還元]reduction
①物質に結合していた酸素が失われること(酸素はO[2-]なので、電子をえる)
②分子や原子が電子を獲得すること
③水素と結合すること(水素化)
[還元剤]
自分自身は酸化され、相手を還元する(自身が酸素と結びつきやすい)
①相手から酸素を奪い、自分自身が酸素と結びつく
②電子を失う物質(電子をあたえる)
ex.
①炭素:温度を上げると反応しやすくなり、酸素と化合しやすい
②水素
CuO(黒色) + H2 →加熱→ Cu(赤茶) + H2O
2CuO(黒色) + C →加熱→ 2Cu(赤茶) + CO2
酸化銅(Ⅱ)が還元され、水素は、炭素が酸化した
製鉄 鉄の還元 C
☆酸化と還元は常に同時に起こる
(ある物質が電子を獲得すれば、ほかの物質が電子を失う)
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[質量保存の法則]
ヨーイドン、ま(マ)さ(3)つ(2)で燃える
4:1=銅:酸素、3:2=マグネシウム:銅
2Cu(4g,赤茶) + O2(1g) →加熱→ 2CuO(5g,黒色)
2Mg(3g,銀白色) + O2(2g) →加熱→ 2MgO(5g,白色)
CuO、MgOより、金属原子1;酸素原子1
原子量
銅64、マグネシウム24、酸素16
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[発熱反応]exothermic
最初に、きっかけ(活性化エネルギー)となる熱を与えれば、熱の供給を止めても反応が進む
ex.
メタンガスと酸素の反応(CH4+2O2 →CO2 + 2H2O)
木を燃やす
使い捨てカイロ
★熱以外でエネルギーを放つものもある
ライトスティック
花火
[吸熱反応]endothermic
反応が進む際に、まわりから熱(熱・電気・日光)の供給が必要
(活性化エネルギーは必要だが、反応の際に吸収される)
ex.
調理一般(目玉焼き)
冷却パック(硝酸アンモニウム+水)
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[金属]metal
①磨くと光沢がでる
②展性malleability
:薄くのばす(広げる)ことができる ex.金箔
③延性ductility
:細長く伸ばすごができる ex.ワイヤー、電線
展性・延性ベスト3:金、銀、銅
④熱をよく伝える(熱伝導性)→フライパン、なべに使われる
best3 銀、銅、金
⑤電気をよく通す(電気伝導性)=電気抵抗が小さい
best3 銀、銅、金
⑥電子を失いやすい(陽イオンになりやすい)
⑦周期表の左側(水素をのぞく)
⑧常温で個体(水銀をのぞく)
※
※燃えても二酸化炭素は出ない
※磁石につくのは鉄(26)、コバルト(27)、ニッケル(28)
[非金属]
・電気や熱を伝えにくい
・電子を受け取りやすい(陰イオンになりやすい)
・周期表の右側
①常温で気体か液体
[有機物](=有機化合物organic compound)
⇔[無機物](=無機化合物inorganic compound)
・炭素を含む化合物
・本来は生物由来の物質を意味した
・二酸化炭素、一酸化炭素など一部を除く
ex炭水化物
・→燃やすと二酸化炭素を発生する
[無機物]
有機物以外
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[空気]
窒素28g/mol 酸素:32g/mol Ar:40g/mol
32*0.78 + 28*0.21 + 40*0.01=24.96+5.88+0.4=31.24g/mol
[酸素]
①水に溶けにくい(海水中の酸素濃度:0.5～1%、空気中は21%)
②無色・無臭
③助燃性
④空気中の濃度は21%
⑤原子量 16*3=32g/mol
[燃焼]
熱と光を発しながら、物質が酸素と激しく化合すること(酸化の一種)
燃焼の3条件
①燃える物質がある
②温度が引火点に達している
③酸素の供給がある
※燃焼には、必ず二酸化炭素を伴うわけではない
製法(過酸化水素水の分解)
過酸化水素水 + 二酸化マンガン(触媒) → 水 + 酸素
2H2O2 → 2H2O + O2
-----------------------------
[水素]
①最も軽い
②水にほとんど溶けない
製法 : 塩酸/硫酸 + 亜鉛/マグネシウム/鉄/ニッケル/スズ
-----------------------------
[二酸化炭素]
①水にやや溶けやすい(炭酸水)
②空気より重い(原子量=12+16*2=44g/mol)
③石灰水を白濁させる
④水に溶けて酸性を示す(BTB→黄)
⑤空気中の濃度:0.04% (400ppm ppm=parts per million)
⑥赤外線を吸収して大気を暖める(温室効果ガス)
※火を消す働きがあるのではなく、酸素が不足すれば火は消える
⑤CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ⇔ HCO3[-] + H[+]
製法
石灰石 + 塩酸 → 塩化カルシウム
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
-----------------------------
[石灰水](=水酸化カルシウム水溶液=消石灰=CaOH2)
●[酸化カルシウム](生石灰)[CaO]:
乾燥剤、加熱剤、弁当の過熱剤、バルサン
水と反応して激しく発熱→水酸化カルシウムになる
●[水酸化カルシウム](消石灰)[Ca(OH)2]:
漆喰[Ca(OH)2→CaCO3]、昔の白線、石灰水
石灰水(水酸化カルシウム水溶液)の反応
Ca(OH)2 + CO2 → Ca[+] + 2OH[-] + 2H[+] + CO3[2-] → CaCO3(炭酸カルシウム)↓ + H2O
(漆喰が固まるのと同じ)
二酸化炭素の検出(過剰に通すと溶解)
●[炭酸カルシウム][CaCO3]:
石灰石(50%)、セメントの原料、大理石、方解石、貝殻、卵の殻、ホタテ貝チョーク、白線、鍾乳石、歯磨き粉の研磨剤
石灰石[CaCO3]と塩酸で二酸化炭素が発生
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
●[硫酸カルシウム][CaSO4]:
石膏、セッコウチョーク
-----------------------------
[アンモニア(NH3)]
①空気より軽い(原子量=14+1*3=17g/mol)
②それ自体が燃える
③刺激臭
④水によく溶ける(噴水ができる)
⑤水に溶けてアルカリ性を示す(アンモニア水:弱アルカリ、キンカン)
⑤NH3 + H2O → NH4OH←→NH4[+] + OH[-]
製法
アンモニア水の加熱
NH4OH → NH3
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[熱分解]
●炭酸水素ナトリウム →加熱→ ①炭酸ナトリウム(ソーダ灰) + ②水 + ③二酸化炭素
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
★パンやケーキを焼くとき化学反応
★水が逆流すると試験管が割れるので口の方を傾ける
★CO2と水蒸気が逃げた分だけ、試験管は軽くなっている
炭酸水素ナトリウム(重曹):
ふくらし粉、胃酸の中和剤(太田胃散)
①フェノールフタレイン液の反応:薄い赤
②水に溶けにくい
③弱アルカリ性→食品に入れるくらいなので
炭酸ナトリウム(ソーダ、曹達、ソーダ灰):
ガラス、石けんの原料
①フェノールフタレイン液の反応:濃い赤
②水によく溶ける
③アルカリ性
●酸化銀(黒) →過熱→ 銀(白) + 酸素
2Ag2O → 4Ag + O2
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[光分解]
過酸化水素の分解
2H2O2 →光→ O2 + 2H2O
-----------------------------
[化合]
鉄 + 硫黄 →過熱→ 硫化鉄(黒、磁石につかず)
Fe + S → FeS
鉄
①磁石につく
②塩酸と反応して水素が発生
硫化鉄
①磁石につかない
②塩酸と反応して硫化水素が発生
FeS + HCl → FeCl2(塩化鉄) + H2S
※硫化水素:無色、有毒、ゆで卵の臭い
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[cal][カロリー]は水が基準
1gの水の温度を1℃あげるのに必要なエネルギー
1000cal=1kcal =1Cal
食物中のエネルギー
炭水化物
: 4cal/g
脂肪
: 9cal/g
タンパク質
: 4cal/g
マッチ1本
: 1000cal
水の溶解熱(氷→水)
:80cal/g
水の蒸発熱(水→水蒸気)
:539cal/g
ジュールは物理(力[N]×距離[m])の基準
1cal = 4.18J
1kcal= 4.18kJ =1Cal
1wの電力を4.18秒で1グラムの水は一度温度が上がる
1ws＝0.1ｋｇ重ｍ 1w1秒で、100gの物体を１ｍ持ち上げる仕事量
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温度と体積変化
ほとんどの物質は、温度で体積が変化する
(固体・液体・気体にかかわらず)
温度が上がる → ふくらむ(体積が大きくなる)
温度が下がる → 縮む(体積が小さくなる)
液体は固体よりも体積の変動率が高い
ex.
レールの継ぎ目の隙間(夏:小, 冬:大)
橋にも隙間がもうけてある(exspansion joint)
水銀温度計、アルコール温度計
(たいていの温度計は温度による膨張・収縮を利用している)
電柱の電線は夏にたるみ、冬に張る
(冬にピンと張ると、夏に切れてしまう)
製氷器で氷をつくると、氷の表面は膨らむ
ペットボトルに水を入れて凍らせるとペットボトルが膨らむ
(瓶だと割れる)
岩石の風化
振り子時計は夏になると遅れ、冬になると進む
夏にガソリンタンクからガソリンがあふれることがある
グラスに熱いお湯を入れると割れる
水や空気で対流が生じる原因
★水は例外
温度を下げると4度までは体積が小さくなっていく
4度からさらに温度を下げると体積が大きくなっていく
(水は4度で密度が最大になる)
氷が張った湖の下では、湖底が一番暖かい
4度に近い水は重く下に溜まる
0度に近い水は軽く上に溜まる
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[ガスバーナー]
開けるとき
:下から上へ (元栓→コック→ガス調節ねじ→空気調節ねじ)
閉めるとき
:上から下へ (元栓←コック←ガス調節ねじ←空気調節ねじ
-----------------------------
[華氏][Fahrenheit]
水の融点を32°、沸点を212°としたものです。
212-32=180なので、100℃=180°F
100/180=℃/°F
5/9=℃/°F
X°Fを℃に換算するには
(X-32)*9/5
たとえば100°Fならば
(100-32)*5/9=37.7℃
体温が100°Fになるようにつくったようだが、熱があったもよう