化学とは何を学ぶ学問か?
物質が
どのような構造か?
どんな特徴や性質を持っているか
どのように変化するか?
その結果得られるものはどのようなものか?
それらを通じて
化学物質の効果的な利用
有用な化学物質を得る
はじめの化学反応とその利用
火を燃やす:燃焼反応
n
n
+
(m
+
)O
CmHn
m CO2 +
2
H2O
4
2
木
酸素
+ 熱エネルギー
+
光エネルギー
CとHからなる木を燃やす(酸素と化合する)ことで
熱エネルギーと光エネルギーが得られることを見出した。
エネルギーの利用
現代の化石燃料も原理は同じ
化学反応による金属の発見
焚き木の中に石を入れる → 金属がえられた
燃焼エネルギー
CuO +
酸化銅
1
C
2
炭
Cu
+
1
2
CO2
石(酸化銅を含む)が木(炭素)によって還元されて銅が得られる
還元反応による金属の生成:金属の製錬
金属を工業的に得る手法の基本
物質(化学)を学ぶ上で最も基本でかつ重要な事柄
「すべての物質は原子から出来ている」
「物質は目に見えない小さなつぶからできている」
原子のはなし
陽子
-
+
原子核
-
電子
「核力」という
「強い力」で結びついている
中性子
+
クーロン力という電気的な引き合い(弱い力)で結びついている
12
C
6
6: 原子番号=陽子の数
12: 質量数=陽子の数+中性子の数
元素記号:原子の種類を記号で表して分かりやすくしたもの
では炭素原子と酸素原子では何が違うのですか?
陽子の数
Q:ところで原子と元素って何が違うのですか?
結構難しい質問です。
辞書とか、wikiとか見ると余計わからなくなっちゃいますね。
でも、噛み砕いちゃうと
原子は物質を構成する最小単位の粒子のこと
元素はその原子の種類のこと
と、解釈してよいと思います。
-
+
原子
元素
陽子と中性子:原子核内でバランスよく存在する
陽子だけだと
反発しあって不安定
中性子によって安定化
安定な原子核の例
12
6
16
8
C
13
陽子6
中性子6
6
C
陽子6
中性子7
陽子の数が同じ、中性子の数が違う
O
陽子8
中性子8
:同位体
原子の誕生
-
+
原子
恒星のなかで作られる
恒星の中で、陽子と中性子が高密度になる
「核融合」という反応がおき、ヘリウム原子核ができる。
初期の核融合反応
4
2
He
大きな星の中では核融合反応がさらに進む
12
6
4
2
He
4
2
12
6
He
4
2
He
16
C
4
2
C
8
He
O
大きな星では中心部の密度がより大きい
核融合反応がさらに進む
太陽くらいの大きさの星の中心では酸素原子が、
ベテルギウスやアンタレスのような
超巨星では中心で鉄原子が作られています。
他にも様々な原子核が作られている
Q:星の核融合では鉄までしか作られないのですか?
鉄よりも陽子数の多い原子核は作りにくいのですが
星の核融合でも作られます、が、鉄に比べてわずかです
そして、鉄より陽子数の多い原子核は
超新星爆発の際にも作られる。
ウランは超新星爆発で作られる
Q:恒星の中心の鉄と、地球の中心の鉄は同じ?
鉄原子であるのは同じですが
恒星が超新星爆発して、宇宙空間にいろんな原子をばらまく
宇宙空間の鉄や酸素や炭素やもろもろが集まってできたのが地球
原子の大きさはどれくらい?
約1億分の1センチ
1億倍の関係の例
野球ボール
酸素を1億倍すると?
地球
プチシュー
くらい
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