化学レジュメ①物質の構造

おそらく90分くらいの内容。

混合物
何種類かの物質がいろいろな割合で混ざっているもの(混ざる割合は決まっていない!)。
空気、海水など。

純物質
他の物質が混ざってなく、1種類の物質からなるもの。
沸点、密度などが決まっており、固有の性質を示す。
酸素、水素、二酸化炭素、水など。

混合物の精製
①ろ過
液体とその液体に溶けない固体をろ紙などで分離。
②蒸留
混合物を加熱し、揮発性物質だけを蒸発させたあと、これを冷却して分離。
③分留
2種類以上の液体の混合物を沸点のちがいを利用して各成分に分離。
④再結晶
温度による溶解度のちがいを利用して結晶として精製。
⑤抽出
固体もしくは液体の混合物に、その中に含まれる特定の成分だけをよく溶かす溶媒を加えて混ぜることで分離。
⑥昇華
不揮発性の不純物を含んだ昇華性のある物質を加熱し、昇華した物質の結晶を取り出す。
⑦ペーパークロマトグラフィー
ろ紙の端に混合物の溶液をつけて乾燥させる。この乾燥した部分を溶媒(展開液)に浸すと、混合物中の各成分が上昇しながら分離される。

単体
1種類の元素で構成されている純物質。水素、酸素など。

化合物
2種類以上の元素で構成されている純物質。水、炭酸水素ナトリウムなど。

同素体
同一元素でできている単体なのに、性質が違うもの。
代表例はSCOPの4つ。

S:硫黄の同素体
斜方硫黄:ノーマルタイプ。安定。
単斜硫黄:トゲトゲの結晶。高温で安定。冷めると斜方硫黄に。
ゴム状硫黄:弾力性がある。見た目はヒモQ。冷めると斜方硫黄に。

C:炭素の同素体
黒鉛(グラファイト):鉛ではないのに注意。黒色不透明。軟らかい。通電する。
ダイアモンド:無色透明。石界で最強の硬さ。通電しない。

O:酸素の同素体
酸素O2:くさくない。助燃性。
オゾンO3:くさい。紫外線を吸収。

P:リンの同素体
黄リン:毒性がある上に自然発火するため、水中で保管。
赤リン:マッチ箱の横のする部分。

同位体
同じ種類の原子だが、中性子の数(=原子の重さ)が異なるもの。
化学的性質はほとんど変わらない。
不安定な物は放射線を出す(ラジオアイソトープ)。

水素の同位体
ノーマル水素原子(水素全体の99.9%):陽子×1
重水素原子(水素全体の0.1%):陽子×1、中性子×1(水素原子の2倍重い)
三重水素原子(激レア。別名トリチウム):陽子×1、中性子×2(3倍重い)放射性。

原子の構造
陽子と中性子の質量はほぼ一緒(1.7×10の-27乗キログラム)。
電子の質量は陽子の質量の1/1840でめちゃくちゃ軽い。

電子殻(ボーア)
電子は原子核の周囲にある決まったコース上しか存在できない。
さらに各コースに入ることができる電子の数はコースによって決まっている。

K殻
最もインコース。別にA殻でもよかったが、さらに内側にもコースがあるかもと保険をかけた。入れる電子の数は最大2個。
以下、外側に向かってアルファベット順。

L殻:最大電子数は8個
M殻:最大電子数は18個
N殻:最大電子数は32個

最大電子数=2×n2

閉殻
電子殻がぴったり電子で埋まっている状態。
もしくは安定した位置で埋まっている場合(M殻以降)。
K殻しかない原子:2個で閉殻
L殻まである原子:2+8=10個で閉殻
M殻まである原子:2+8+18=28個で閉殻・・・にはならないので注意!!

最外殻電子
最も外側の軌道にいる電子の数。
イオンはこの最外殻電子のやり取り(誰もが希ガスの電子配置になりたい)の結果生じる。
そのため希ガス以外は最外殻電子数=価電子数となる。
高校の科学では希ガスの価電子数は0とするが、実際には正しくない(希ガスの化合物が現在では発見されたため)。

オクテット則
L殻以降の最外殻電子数は8個でもっとも安定するという法則。
そのため、第3周期の希ガスは電子を28個持つニッケルではなく、電子を18個持つアルゴン(K2、L8、M8)。

電子軌道
電子殻をさらに分けたもの。
オクテット則はM殻のd軌道を10個すべて埋めるよりは、そのひとつ外側のN殻のs軌道から優先的に埋めたほうが省エネになることによる(構造原理)。
こちらは英単語の頭文字でアルファベット順じゃないのが辛い。

s軌道(シャープ先鋭):最大電子数2
p軌道(プリンシパル先頭):最大電子数6
d軌道(ディフューズ拡散):最大電子数10
f軌道(ファンダメンタル主要):最大電子数14
g軌道(なぜかここからアルファベット順):最大電子数18

元素記号
質量数:その原子の重さ。ほぼほぼ原子番号の2倍。陽子の重さと中性子の重さが若干異なるため誤差がある。
原子番号:おにゃんこなどの会員番号的なやつ。軽い順に1、2、3とつけられる。ちなみに原子番号はその原子が持つ陽子(=電子)の数にもなっている。
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