2016年02月13日

金属の水との反応

K,Ca,Na,Mg,Al、Zn,Fe,Ni,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au。いずれも金属です。さてこれらの金属。水とはどのように反応するかというと・・・。

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水と反応する金属・・・K,Ca,Naは水と激しく反応して発熱します。

   2Na + 2HO → 2NaOH + H

水と常温で穏やかに反応する金属・・・Mg

   Mg + 2HO → Mg(OH) + H

高温の水蒸気と反応する金属・・・Al~Fe

   3Fe + 4HO → Fe34 + 4

水とは反応しない金属・・・Ni~Au


これだけ水といろいろな反応をする金属があるのですね。反応しやすいものから覚えるといいです。
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2016年02月12日

化学 実在する気体の状態方程式

気体の状態方程式が成り立つ気体(0℃、1気圧で1モルの体積が22.4136L)に対して、

実在する気体は分子間力がはたらいているために、気体の状態方程式に当てはまりません。

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たとえばアンモニア(NH3)は、0℃、1気圧で1モルの体積が22.089L で、-273℃まで温度を下げたとしても体積は0にはなりません。


しかし常温、常圧では実在する気体は近似的に理想気体にほぼ等しいといえます。通常は実在気体も理想気体と考えて構いません。


ここで登場した分子間力ですが、2原子分子や炭化水素などは分子量が大きくなるにしたがって分子間力が大きくなるため、理想気体からのずれが大きくなります。分子性物質はこの分子間力よって結合しています。


分子性物質は分子量が大きくなるつれて、分子間力が大きくなるために、融点や沸点は高くなる傾向があります。


それでも分子間力は、相互作用としては小さく、

 共有結合>イオン結合>金属結合>分子間力

の順です。

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2015年12月24日

センター化学 デンプンの話

冬休みにお持ちを食べている人もいるでしょう。おもちはもち米を蒸して作ります。もち米のデンプンはアミロペクチンといいます。

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下の表にその性質をまとめました。

デンプン2.JPG

グルコースの単位が1位と4位で結合し、直鎖状に並ぶ部分とグルコースの単位が1位と6位で結合し、枝分かれして並ぶ部分の両方からなります。なお、この数字は結合する炭素を1として時計回りに6まで炭素につけます。


もち米のデンプンの場合には、アミロペクチンが100%です。水には溶けませんが、高温にする(例えばせいろで蒸す)とのりのような状態(糊化)となり、粘りのある性質を示すようになります。


これに対してふだん皆さんが食べているお米はうるち米といいます。こちらには表に示したもう一つのデンプンの種類のアミロースを2025%ほど含んでいます。残りがアミロペクチンです。


アミロースはグルコースの単位が1位と4位で結合し、直鎖状に並ぶ部分のみからなります。したがってきれいならせんをえがいているとされています。


ヨウ素デンプン反応の青紫色を呈色は、このアミロースのらせん構造の中にヨウ素が取り込まれて鮮やかな青紫色となるためです。


この差がもち米との性質の差になります。アミロペクチンの場合にはらせんは一部でしかとれませんからそのヨウ素により呈色が赤紫色となります。


いずれもα-アミラーゼやβ-アミラーゼにより加水分解されて、グルコース単位が2つずつのマルトースになります。


枝分かれ部分付近(6個程度)は加水分解されずにオリゴ糖のかたちで残ります。この状態まで小さくなるとヨウ素デンプン反応を示さなくなります。この枝分かれをかす分解する別の酵素もあります。







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2015年10月29日

化学 人工光合成の夢

植物は人知れず、黙々と光合成を行い二酸化炭素を吸収して根などから吸収してえた水とでデンプンをつくります。デンプンなどを「炭水化物」というのはこのためです。それにしても植物は巧妙な仕組みを備えたものです。

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自ら必要とする主要な物質を生産できるのですから。これは残念ながら消費者である動物にはできません。生産者である植物などからエネルギー源としてこのデンプンを利用させてもらっています。


このため、植物をはじめとする光合成を行うことのできる生物の保全は人類の重要な責務です。その一方で、この光合成を人間の手で行うことができるでしょうか。


これは困難が予想されます。原料は水と二酸化炭素。こんなシンプルな物質からエネルギーの通貨であるATPをあんなにたくさん生産できる糖質を作り出せるのですから至難の業です。


このエネルギーのもとは何でしたか。「太陽の光です。」そうですね。したがって、植物はせっせと太陽のエネルギーを貯めこんでいるともいえます。


このことは重要です。光合成をもし実現できればいくつか壮大な夢を描けます。

温暖化の原因である二酸化炭素を減らせる可能性がある。

糖質が得られれば、食糧問題への糸口が開かれる。

エネルギーを貯蔵することができる。必要に応じてエネルギーが供給できるかもしれません。


現在地球上で起りつつある困難な問題のいくつかをまとめて解決ができるかもしれません。


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2015年10月18日

二酸化炭素を削減する試み

地球温暖化が待ったなしに進んでいます。これは温暖化の原因である人間活動に伴う二酸化炭素の排出量の増加が主原因です。

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したがって二酸化炭素を生成しない取り組みと同時に、二酸化炭素を直接減らす取り組みも研究が進みつつあります。


日本の研究者も取り組んでいるようです。中には地中深くに二酸化炭素を高圧で閉じ込めでしまう方法も考案されています。すでに地下貯留が始まっており国内でも北海道などで貯留が行われています。アメリカなどでは大規模なプラントが建設され稼動が予定されています。


地震が多い日本でうまくいくのか少し心配な点がありますし、安全性やコストなど長期的に見た場合解消しないといけない課題がありそうです。

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