Chemistry-part1-chemistry-carbon-and-its-compounds
提供：Dev Guides
化学-炭素とその化合物
前書き
- 炭素はすべての生物にとって非常に重要な役割を果たします。
- 地殻の炭素の量はわずか0.02％で、炭酸塩、炭酸水素塩、石炭、石油などの鉱物の形で入手できます。
- 地球の大気中の炭素の存在は、二酸化炭素の形で0.03％です。
炭素の化合物
- ほとんどすべての炭素化合物（ごく一部を除く）は、電気の弱い導体です。
- ダイヤモンドとグラファイトはどちらも炭素原子によって形成されています。ただし、炭素原子が互いに結合する方法に違いがあります。
- ダイヤモンドでは、炭素の各原子が他の4つの炭素原子に結合されて、剛直な3次元構造を形成します（下の画像を参照）。
- グラファイトでは、炭素の各原子が同じ平面内の他の3つの炭素原子に結合し、六角形の配列を与えます（下の画像を参照）-
- ダイヤモンドとグラファイトの物理的構造にも違いがあります。
- ダイヤモンドは最も硬い物質ですが、グラファイトは滑らかで滑りやすい物質です。
- グラファイトは電気の良導体ですが、ダイヤモンドはそうではありません。
- 次の表は、炭素と水素の化合物の構造を示しています-
| Name | Formula | Structure |
|---|---|---|
| Methane | CH4 | Methane Structure |
| Ethane | C2H6 | Ethane Structure |
| Propane | C3H8 | Propane Structure |
| Butane | C4H10 | Butane Structure |
| Pentane | C5H12 | Pentane Structure |
| Hexane | C6H14 | Hexane Structure |
- 分子式は同一ですが、構造が異なる化合物は、構造異性体（下記のブタンの構造を参照）として知られています。
- 飽和炭化水素は「アルカン」として知られています。
- 1つまたは複数の二重結合で構成される不飽和炭化水素は、*アルケン*として知られています。
- 1つ以上の三重結合で構成される不飽和炭化水素は、*アルキン*として知られています。
燃料としてのアルコールの使用
- サトウキビ植物は非常に効率的に太陽光を化学エネルギーに変換し、そのジュースを使用して糖蜜を調製できます。
- 糖蜜が発酵すると、アルコール（エタノール）が生成されます。
- 一部の国では、ガソリンがクリーンな燃料であるため、ガソリンの添加剤としてアルコールを使用しています。
- これらのアルコールは、十分な空気（酸素）で燃焼すると、二酸化炭素と水のみを生成します。
エステル類
- エステルは、最も一般的には酸とアルコールの反応によって形成される甘い香りのする物質です（下の画像を参照してください-エステルの形成を示しています）。
- 酸または塩基の存在下でエステルが反応すると、アルコールとカルボン酸が戻ります。
- エステルと酸または塩基との反応は、石鹸の調製に使用されるため、*鹸化*として知られています。
- 石鹸の分子は通常、長鎖カルボン酸のナトリウムまたはカリウム塩です。
- 興味深いことに、石けんのイオン末端は水に溶けますが、炭素鎖は油に溶けます。 石鹸分子のこの典型的な特徴は、*ミセル*として知られる構造を形成します（下の画像を参照）
- ミセルでは、分子の一方の端は油滴に向かっていますが、イオンの端は外側に残っています。
- 石鹸ミセルは水に汚れを溶かすのに役立ちます。同様に、服はきれいになります。
- 一方、洗剤は通常、長鎖カルボン酸のアンモニウム塩またはスルホン酸塩であり、硬水でも効果があります。
- 洗剤は、通常、シャンプーや衣服を洗うための他の製品を作るために使用されます。
