分子 - みる会図書館


検索対象: 4時間でやり直す理科の法則と定理100
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1. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

2 時間目 / 化学の時間 Chemistry 物質の性質を決める基本単位は分子 温度、圧力、体積が同じであれば、 気体の分子数は同じ ・原子説と分子説 物質は 分子からなる 分子説では、物質は 2 つ以上の原子がくつつ いてできた分子からな ると考えられた。 ・原子説の場合 水素原子 2 っ酸素原子一つ水原子一つ ・分子説の場合 酸素分子一つ 水素分子 2 つ 水分子 2 つ 気体反応の法則か 説明できる 物質が分子から構成さ れていると考えた場 ロ、気体反応の法則が 簡単に説明できた。 水分子 2 つ ・分子説の利点とは ? 炭素貶原子の質量をとし て、それを基準に原子の質量 を比で表します。炭素原子 の質量の 1 / 貶単位で表した 質量を原子量とい の原子の質量は原子量 (bD) となります。 分子を認めない人物 原子論を発表したドルトン は、アポガドロの分子説、ひ いては気体反応の法則を認め ようとしませんでした。アポ ガドロの主張はその正しさが 認められるまでに、年ほど かかったといいます。 水蒸気 2L 酸素既 水素 2 L ・ 3 を ) CO 30 をのこの 酸素分子一つ 水素分子 2 つ もっと知りたい 0 、 3 1 097

2. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

2 時間目 / 化学の時間 Chern;sirv 物質の分解とは 1 つの物質が 2 種類以上の別の物質になること ■分解における化学反応 水を電気分解水を電気分解することで、水分子が水素分子とそ すると・・ の半分の酸素分子に分かれる。 2H20 酸素分子量 32 酸素ー mol 水素分子量 2 水素 2m6 水分子量田 水 2m6 32g 質量 分子の 個数 6.0 幻 023 個 6.0 幻 023 個 6.0 幻 023 個 6.0 幻 023 個 6.0 幻 023 個 モル単位て見ると 質量がわかる 水分子 2 つから水素分子 2 っと酸素分子一つができることから、水分子 2 モルからは、水素分子 2 モルと酸素分子一モルができることがわかる。 各分子の一モルあたりの重さから質量がわかる。 もっと知りたい 0 、 オゾン層の破壊 紫外線から地球を守る役割を 果たすオゾン層には、オゾン 分子が含まれています。この オゾン分子は塩素原子によっ て分解されてしまうため、塩 素を含むフロンなどの化学物 質が世界的に規制されました。 原子の変化 分解では原子の結びつく組み 合わせが変わることで、分子 が別の分子に変化します。し かし原子自体は変化すること はありません。原子が別の原 子に変化するためには核分裂 などの反応が必要です。 099

3. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

物質が異なる 2 つ以上の物質に 変化することを分解というわ 1 つの物質が 2 つ以上に変化 、い物質の分解の法則 1 つの物質が 2 種類以上の物質に分かれる化学変化を 角といいますが、この化学変化には分子の存在が大き く関わっています。中学校での科学実験の定番ともいえ で考えてみましよう。水に電流を 流すと、水分子が分解され水素原子 2 つが水素分子に、 酸素原子 2 つが酸素分子へと変化します。 またこの時、水分子に含まれるのは水素原子が 2 つ、 酸素原子が 1 つなので、酸素分子 1 つに対して水分子が 2 っ必要になります。そのため、発生する気体の体積比 は水素〕酸素Ⅱ 2 〕 1 となります。 気体以外でも同様に、酸化銀に熱を加えることで、 2 されま つの酸化銀が銀 4 っと酸素分子 1 つに一 す。分子説によってこのような化学変化が容易に説明で きるようになったのです。 分子の世界で起きる変化 る水の電気分解 ( 一一 KEYWORD 工電気分解 一般的に酸化物が酸素と分離する分水の電気分解では陰極に引かれた水 解のことを還元という。文中の酸化素イオンが電子を受け取ることで水 銀の場合、 280 ℃以上の温度に加熱素に、陽極に引かれた水酸化物イオ することで還元反応が起き、銀を取ンが電子を渡すことで水と酸素に変 り出すことができる。 化する。 098

4. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

1 時間目ー - 物理の時間 Phvsics 定義 すべての物質のエントロピーは、 絶対零度では等しくなる 0 ・・ -- -- - 、 - 分子や原子の運動は、 気体が低温の時には ゆっくり、高温の時 には、激しくなる。 ・絶対零度の時の分子や原子 絶対零度の 0 0 0 0 0 分子の運動 ■低温時と高温時の分子や原子 分子や原子は 局温になるほど 激しくなる 高温時 低温時 絶対零度の時 ー 273 」 5 ℃ (OK) の状態で は、分子の運動は完全に停 止する。 もっと知りたい 0 、 気体の体積 気体の体積は、 1 ℃温度が 下がるごとに 0 ℃の時の約 2 7 3 ・ 15 分の 1 ずつ減り ます。マイナス 273 ・ 15 ℃ になると気体の体積は 0 にな るため、それ以下の温度は存 在しません。 ネルンストの熱定理 熱力学の第三法則はネルンス トの熱定理とも呼ばれます。 ネルンストはドイツの物理化 学者で、可逆電池の研究から、 温度が絶対零度に近づくとエ ントロピーが 0 に近づくこと を発見しました。 055

5. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

化学反応の最小単位を分子と考え ればうまく説明できるのね ! 物理や化学の法則が成り立っための重要な数 にアポガドロの法則 ( アポガドロ数 ) 化学反応を見事に説明したかに思えたドルトンの原子 論ですが、思わぬ落とし穴がありました。ドルトンの当 初の理論ではゲイⅡリュサックの気体反応の法則を説明 できなかったのです。この矛盾を解決したのがアポガド ロです。アポガドロは、実際の気体は複数の原子からな 」で存在し、分子が気体の性質を決める 基本単位であるという説を発表しました。この理論に基 づくと「水素 2 〕酸素 1 から水蒸気 2 が得られる」時の 反応が矛盾なく説明できたのです。 アポガドロは、「温度、圧力、体積が同じであれば、 気体の種類にかかわらず同じ数の分子を含む」というこ とも主張しています。そして現在では、 bD の に含まれている原子の数を し、物質の分子数を数える基準にしています。 原子論の困難を解決ー 分子 ( ① ) 炭素原 アポガドロ数 と定義 KEYWORD 炭素 1 2 原子 同じ炭素原子でも、原子核内の陽子物質が通常は分子の状態で存在する や中性子の数に違いがある場合があという考え方はアポガドロの発表当 る。炭素原子の中で大多数を占める時は学会に受け入れられず、その価 のが、陽子と中性子の合計がの値が再認識されたのは発表から半世 炭素原子である。 紀も経過してからだった。 096

6. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

絶対零度では分子の運動が止まる 熱力学第三法則 低温の実験から 導かれた分子の動きの法則よ この世の物体は分子や原子でできています。分子や原 子は常に揺れ動いており、物体の持っ熱とは原子の乱雑 な運動だということができます。物体の熱を取り去り温 度を下げていくと分子や原子の運動が少なくなってい き、熱を完全に取り去ると止まってしまいます。その温 といいます。この温度を摂氏で表す とマイナス 2 7 3 ・ 15 0 になります。これより低い日皿 度は存在しません。 とは「すべての純粋 な物質の のエントロピーは、絶対零度で は 0 になる」というものです。 純粋な物質を低温にする実験をすると、最初の結晶状 態が違っていても、絶対零度に近づくにつれて、どの結 晶も分子の動きが停止していきます。そこで、絶対零度 におけるエントロピーは 0 と置くことができるのです。 絶対零度ではエントロビーが 0 になる 度を絶対零度 ( 工 ) 熱力学第三法則 完全結晶 ( 零 K EY WO R D 、 2 ゞ完全結晶 工絶対零度 配列構造の乱れや不純物のない理想国際単位系の温度の単位には「ケル 的な規則性を持つ結晶のこと。現ビン (K) 」が使われ、絶対零度は 実の結晶では、配列構造の乱れや不 OK のことを指す。 K は「絶対温度 ( 熱 純物を完全に排除することは不可能力学温度 ) 」を表し、華氏や摂氏の なことから、事実上存在しない。 「。」がつかない。 ように 054

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濃くなるほど蒸発しづらくなる ラウールの法則 沸点の上昇した温度または凝固点が 下降した温度は溶質の量に比例する 純粋な液体に違う物質を混ぜると沸点が上昇し、凝固 点が下かることはすでに紹介しました。これは が入ることで、液体の分子か動いたり固まったりするの を防ぎ、蒸発しようとしたり凝固したりするのを邪魔し ているのです。 は「沸点の上昇した温度・凝固点が下 降した温度は単位溶媒あたりのク邪魔者を ( 溶質 ) の量 に比例する」という法則です。この法則で重要なのは、 どんな種類の溶質であるかではなく、その溶質がどれぐ らいの濃さで入っているかです。溶質が塩だろうが砂糖 だろうが関係なく、いくつの分子が入ったかがポイント なのです。溶質の濃さは、溶媒 r-—l あたりにどのぐらい のモル数 ( ページ ) の分子が入っているかで計算しま といいます。 す。この濃さを表す数値を ラウールの法則 蒸発のしづらさは分子数に比例する モル濃度 ( 愛 ) KEYWORD 2 モル濃度 水溶液の濃度を溶質の分子数に着目液体に物質を溶かす時、溶かされる して表した数値。単位は mol / LO ほうの物質を溶質と呼ぶ。逆に溶か 質量に着目して表したのが質量ノヾー す液体のほうは溶媒といい、両者が セント濃度で、質量 ( g ) に着目し 合わさったものを溶液という。塩は た水溶液中の溶質の割合を指す。 溶質で塩水は溶液。 1 24

8. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

一分子を考えないと 説明できない化学反応の法則ね 原子論を打ち砕く ? 一気体反応の法則 ドルトンの原子論発表から 2 年ほど後の 1805 年、 フランスの は、 2 種類以上の気 体が反応する時、同じ圧力、同じ温度の元であれば、反 応する気体の体積と生成される気体の体積には簡単な 整数比が成り立っという法則を発見しました。これが 1808 年に発表された「一 則」です。実際 に、水素と酸素が反応して水 ( 気体なので水蒸気 ) がで 1 〕 2 と きる場合、水素〕酸素〕水蒸気の比率は 2 ・ う簡単な整数比になります。 原子論は、ドルトンが発表した最初の説の形式では、 気体反応の法則を説明できません。そのためドルトンは この法則に反対しました。この法則は酸素の気体が、酸 素原子が 2 個ついた からできていると考 えることで説明できるのです。 分子の理解へとつながる ゲイⅡリュサック ( ) 酸素分子 ( プ ) 体 反 応 の 法 KEYWORD 酸素分子 ジョセフ・ルイ・ケイ = リュサック 複数の原子によって構成される、物フランスの化学・物理学者で、ほか 質の最小単位。ドルトンは最初、酸にも独自にシャルルの法則を発見、 素は酸素原子一つ、水は酸素と水素発表した。その他にも大気の温度、 の原子が一つずつで構成されている湿度と気圧の関係など、多くの研究 と考えた。 を行った。 0 %

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生物に含まれる DNA という分子が 遺伝子の正体なのよ 遺伝をつかさどる存在を暴き出せ ! DNA の法則 メンデルによって の概念が提唱された後、 遺伝子の正体が何であるかの研究が進められました。 世紀初頭には染色体の中に遺伝子が存在することが判明 し、 C) Z <( という物質であ 1944 年に遺伝子の正体は ることがわかりました。そして 19 5 3 年、ジェームス・ ワトソンとフランシス・クリックという 2 人の学者が a Z< のニ重らせん構造を発見したことで、遺伝のしくみ がついに解き明かされたのです。 z < はデオキシリポースおよびリン酸という物質 によって構成されており、この と、 4 種類の 塩基の組み合わせによってつくられるタンパク質を指定 します。つまり、 OZ< の塩基の組み合わせが親から子 へと受け継がれることで、遺伝情報が子にも伝わり、さ まざまな形質が遺伝するのです。 0 z < の構造と清報伝達方法の発見 遺伝子 ( ↓ 塩基 ( 2 ) KEYWORD 丁遺伝子 塩基 「遺伝子 (gene) 」という名称は円 09 DNA という長い分子は、塩基とい う部品が多数連なってできている。年に生み出された。また、染色体自 アデニンとチミン、グアニンとシト体はメンデル以前に発見されていた シンの 4 種類の塩基が DNA を構成が、染色体上に遺伝子があると発見 する部品として使われる。 されたのも同じ時期。 170

10. 4時間でやり直す理科の法則と定理100

オープントースターや電気ストープに一 ~ 利用されている法則ね ! 電流と発生する熱の関係 ジュールの法則 電気が流れると熱が発生します。その熱量に関する規 です。 則性を見つけ出したのが 則は、電気ストーブ、電気毛布、オーブントースター など、わたしたちの身近で応用されています。 電気抵抗が 0 ではない に電気が流れること と発生する熱を、「ジュール熱」といいます。電流を流 すと導体中を電子が移動します。そして電子が導体の中 の原子や分子とぶつかって原子や分子を揺り動かし、導 体の温度を高くするのです。ジュールの法則を式で表す とⅡ尸 ( は生み出される熱量、ーは抵抗を流 れる一定の電流、は電気抵抗、は電流を流す時間 ) となります。電流が流れることによって生み出される熱 量は、電流が強いほど、また流す時間が長いほど大きく なるのです。 の 法 電流から熱ができる 導体 ( ジュール ( 「 KEYWORD 2 導体 電流をよく通す物質を導体、あまり この法則を見つけたジェームズ・プレ 通さない物体を絶縁体という。それスコット・ジュールの名は国際単位 らの中間の性質を持つものは「半導「ジュール ( 」 ) 」に残っている。これ 体」と呼ばれ、電子回路の部品によは仕事、熱量、電力量などのエネル ギーの単位として用いられている。 く用いられている。 056