Chemistry-part1-quick-guide
提供:Dev Guides
化学-周囲の問題
前書き
- この宇宙で見つかるものはすべていくつかの物質で構成されており、科学者はそれらを「物質」と名付けています。たとえば、私たちが食べる食物、呼吸する空気、石、雲、星、植物、動物、水、塵、すべてが問題として分類されます。
物質の粒子の特性
- 物質の粒子は非常に小さく、通常、肉眼では見えません。
- 物質の粒子は連続的に動き続けます。これは「運動エネルギー」*として知られています。
- 粒子の運動エネルギーは温度に直接依存し、温度が上がると動きの速度も上がります。
- 物質の粒子には引力があります。したがって、それらは互いに引き付けます。
- 粒子の引力は粒子を一緒に保ちます。しかし、引力の強さは物質の種類によって異なります。
物質の状態
物質には3つの次の状態があります-
- 固体の状態
- 液体状態
- 気体状態
- それらについて簡単に説明しましょう-
固体の状態
- すべての固体材料は、明確な形状、明確な境界、および固定された体積を持っています。
- ほとんどの固体材料の圧縮率はごくわずかです。
- すべての固体材料は、外力を受けたときに形状を維持する自然な傾向があります。
- 固体材料は、力を加えると壊れることがありますが、硬いため形状を変えることは非常に困難です。
液体状態
- 固体とは異なり、液体には固定された形状がありません。ただし、ボリュームは固定されています。
- 液体は、それらが保管されている容器の形を取ります。
- 液体には、流動して形状を変える特性があります。
気体状態
- 空気でも固体でも液体でもない物質は、気体として知られています。 たとえば、酸素、窒素、水素など。
- 固体とは異なり、ガスのサイズと形状は明確ではありません。
- 液化石油ガス(LPG-調理に使用)などのガス。圧縮天然ガス(CNG –車両の燃料として使用)など 圧縮率が高い;したがって、大量のガスを圧縮して小さなシリンダーにし、簡単に輸送できます。
- 通常、ガスは他のガスに非常に速く拡散する特性を示します。 これが、遠くから(良いか悪いかにかかわらず)匂いを嗅ぐことができる理由です。
物質はその状態を変えることができる
- 水は3つの州すべてに存在できます。 固体の氷;液体としての水(H2O);ガスとしての水蒸気。 次の図は、さまざまな状態での水の変換を示しています-
- 固体が融解して液体に変化する温度(所定の大気圧で)は、「融点」*として知られています。
- 固体の融点は、粒子間の引力の強さの指標です。
- 氷の融点は273.16 K、つまり 0 ^ 0 ^C。
- 融解のプロセス(すなわち、 固体状態から液体状態への変化)は fusion として知られています。
- 特定の大気圧で1 kgの固体材料を液体材料に変えるのに必要な熱エネルギーの量は、「潜熱」として知られています。
- 液体が所定の大気圧で沸騰し始める温度は、「沸点」*として知られています。
- 水の沸点は373 Kです。 100 ^ 0 ^ C。
- 液体状態に変化せずに固体から気体に直接(またはその逆に)物質の状態が変化することは、「昇華」*として知られています。
- 現象、すなわち 沸点以下の温度で液体が蒸気に変化することを「蒸発」*と呼びます。
- 固体二酸化炭素(CO〜2〜)は高圧下で保存されます。
- 圧力が1気圧まで低下すると、固体CO〜2〜は直接気体状態に変換されます。
- 雰囲気(atm)は、ガスによって加えられる圧力を測定する単位であり、圧力の単位はパスカル(Pa)です。 1気圧= 1.01×105 Pa
物質の第4状態
- *プラズマ*は、超高エネルギー粒子と超励起粒子で構成される状態です。
- 超励起粒子は、イオン化ガスの形で見つかります。 E.g. 蛍光管(ヘリウムガスを含む)とネオンサイン電球(ネオンガスを含む)はプラズマで構成されています。
化学-私たちを取り巻く問題は純粋か
前書き
- 純粋な物質とは、1種類以上の粒子で構成される物質です。
- 望ましくない物質を含まない2つ以上の純粋な成分の混合物は、*混合物*として知られています。たとえば、水、ミネラル、土壌などです。
- 2つ以上の物質の均一な混合物は*ソリューション*として知られています。 たとえば、レモネード、ソーダ水など。
- 解決策は、液体、固体、または気体など、どのような形でも可能です。
- *合金*は、金属の均質な混合物を含む混合物の別の例です。物理的な方法でコンポーネントに分離することはできません。 E.g. たとえば、真鍮は亜鉛(約30%)と銅(約70%)の混合物です。
ソリューションの重要な機能
- 通常、溶液は均一な混合物です。
- 溶液の粒子は直径が1 nm(10-9メートル)よりも小さいため、肉眼では見えません。
- ソリューションでは、光の経路は見えません。
- 溶解した粒子は、単純なろ過プロセスでは混合物から分離できません。
- 溶解した粒子は、そのまま放置しても沈降しません。
- 特定の温度で、溶質が溶液に溶解できなくなると、*「飽和溶液」*と呼ばれます。
- 所定の温度で、飽和溶液に存在する溶解粒子の量は、*溶解性として知られています。
サスペンション
- 懸濁液とは、溶質粒子が溶解せず、媒体の大部分に懸濁している不均一な混合物のことで、*「懸濁液」*と呼ばれます。
サスペンションの重要な機能
- 懸濁液の粒子は肉眼ではっきりと見えます。
- 懸濁液の粒子は、それを通過する光線を散乱させ、同様にその経路が見える。
- シンプルなろ過プロセスにより、混合物から敬礼粒子を分離できます。
コロイド
- 不均一な混合物は、*「コロイド」*として知られています。 ミスト、霧、煙、フェイスクリームなど
- コロイド粒子のサイズは、肉眼で見るには小さすぎます。
- コロイド粒子は、通過する光のビームを散乱させて経路を可視化するのに十分な大きさです。
- コロイド粒子は、単純なろ過プロセスでは混合物から分離できません。 特別なろ過技術、すなわち 遠心分離*を使用して、コロイド粒子を分離できます。
クロマトグラフィー
- 混合物の成分を分離するプロセスは「クロマトグラフィー」と呼ばれます。通常、色分解に使用されます。
- クロマトグラフィー技術は、同じ溶媒に溶解する溶質の分離に使用されます。
蒸留
- 加熱および冷却手段によって液体を精製するプロセスは、蒸留として知られています。
結晶
- 結晶の形をした純粋な固体を溶液から分離するプロセスは、「結晶化」*と呼ばれます。
要素
- 1661年、ロバート・ボイルは「元素」という用語を使用した最初の科学者でした。フランスの化学者であるアントワーヌ・ローラン・ラヴォワジエは、元素を実験的に定義した最初の科学者でした。
- 元素は、化学反応によって単純な物質に分解できない物質の基本的な形です。
- 元素は通常、金属、非金属、および*半金属*に分類できます。
金属
- 通常、硬く、延性があり、展性があり、光沢があり、電気伝導性と熱伝導性に優れた固体材料は、*金属*として知られています。 E.g. 金、銀、銅、アルミニウムなど
- *水銀*は、室温で液体のままである唯一の金属です。
非金属
- 金属ではないすべての元素または物質は、非金属として知られています。 E.g. 水素、酸素、ヨウ素、炭素など
- 非金属にはさまざまな色があり、熱と電気の伝導体としては不十分です。
- 非金属は、光沢、音、または可鍛性ではありません。
コンパウンド
- 2つ以上の要素で構成される物質は、「化合物」*と呼ばれます。
- 化合物は、2つ以上の元素を一定の割合で化学的に組み合わせた結果です。
- 化合物の特性は、その構成要素とは何らかの形で異なりますが、混合物の特性は、その構成要素または化合物の特性と同じです。
化学-原子と分子
前書き
- 紀元前500年頃、インドの哲学者マハリシカナドは、物質の不可分部分の概念を初めて仮定し、それを* _ 'pramanu _。**と命名しました。
- 1808年、*ジョンダルトン*は「原子」という用語を使用し、*原子理論*を物質の研究に仮定しました。
ダルトンの原子理論
- ダルトンの原子理論によると、元素、化合物、混合物のすべてが、原子と呼ばれる小さな粒子で構成されています。
- ダルトンの原子理論によると、すべての問題は、元素、化合物、または混合物であるかどうかにかかわらず、原子として知られる小さな粒子で構成されています。
ダルトンの原子理論の顕著な特徴
- すべての物質は、原子として知られる非常に小さな粒子でできています。
- 原子は不可分な粒子であり、化学反応によって作成または破壊することはできません。
- 元素のすべての原子は質量と化学的性質が同じですが、元素の異なる原子は質量と化学的性質が異なります。
- 化合物を形成するには、原子を小さい整数の比率で結合します。
- 特定の化合物では、原子の相対的な数と種類は一定です。
原子質量
- 化学元素の原子の質量。原子質量単位で表されます(記号は_u_)。
- 原子質量は、原子に存在する陽子と中性子の数にほぼ等しくなります。
- 1原子質量単位は、炭素-12の1原子の質量のちょうど1/12(1/12)に等しい質量単位であり、すべての元素の相対原子質量は炭素-12の原子に関して計算されています。
分子
- 独立して存在することができ、それぞれの物質のすべての特性を示す、要素または化合物の最小粒子。
- 分子は、通常、化学的に結合している2つ以上の原子のグループです。
- 同じ元素の原子または異なる元素の原子は、(化学結合で)結合して分子を形成できます。
- 分子を構成する原子の数は、*原子*として知られています。
Ion
- 荷電粒子は*イオン*と呼ばれます。 *負の電荷*または*正の電荷*のいずれかです。
- 正に帯電したイオンは「カチオン」と呼ばれます。
- 負に帯電したイオンは*「アニオン」*として知られています
化学式
- 化合物の化学式は、その構成元素と各結合元素の原子数を示しています。
- 化合物の化学式は、その組成の象徴的な表現です。
- 要素の結合容量は、その「結合価」*として知られています。
分子量
物質の分子質量は、それぞれの物質の分子内のすべての原子の原子質量の合計を取ることによって計算されます。 たとえば、水の分子量は次のように計算されます-
- 水素の原子質量= 1u
- 酸素の原子質量= 16 u
水には2つの水素原子と1つの酸素原子が含まれています。
水の分子量= 2×1+ 1×16 = 18 u(_u_は分子量の記号です)。
フォーミュラ単位質量
- 物質のフォーミュラ単位質量は、化合物のフォーミュラ単位内のすべての原子の原子質量の合計を取ることによって計算されます。
アボガドロ定数またはアボガドロ数
- アボガドロは、アボガドロ数(アボガドロコンスタントとも呼ばれる)の概念を与えたイタリアの科学者でした。
- 1モルの物質に存在する粒子(原子、分子、またはイオン)の数は固定されており、その値は常に 6.022×1023 として計算されます。
- 1896年、ウィルヘルムオストワルドは「ほくろ」の概念を導入しましたが、1967年に多数を報告する簡単な方法を提供するためにほくろユニットが受け入れられました。
質量保存法
- 化学反応中、反応物と生成物の質量の合計は変更されないままであり、これは*「質量保存の法則」*として知られています。
明確な割合の法則
- 純粋な化合物では、その元素は常に質量に応じて一定の割合で存在します。これは、「定率法」*として知られています。
化学-原子の構造
前書き
- 1900年までに、原子は単純で分割できない粒子ではなく、原子以下の粒子を含むことが発見されました。
- * J.J。 トムソン*は亜原子粒子、すなわち「電子」を発見しました*
- J.J. トムソンは、原子の構造の*モデル*を提案した最初の人物です。
- 1886年、E。 ゴールドスタインはガス放電中に新しい放射線が存在することを発見し、*運河線*と名付けました。
- 別の正に帯電した亜原子粒子が運河線の実験で発見され、「プロトン」と名付けられました。
トムソンの原子モデル
- トムソンは、原子は正に帯電した球から成り、その中に電子(負の電荷)が埋め込まれることを提案しました(下の画像を参照)。
- さらに、トムソンは、負電荷と正電荷の大きさが等しいと述べました。 したがって、原子は全体として電気的に中性です。
ラザフォードの原子モデル
- E. ラザフォードは、核物理学の「父」として人気があります。
- ラザフォードは、放射能の研究と金箔実験による原子の*核*の発見で広く知られています(下の画像に示すように)。
- ラザフォードは、原子の中に、「核」と呼ばれる正に帯電した中心があると言いました。
- ラザフォードは、原子のほぼすべての質量が核内に存在すると述べた。
- ラザフォードによると、電子は明確に定義された軌道で核の周りを公転します。
ボーアの原子モデル
- Neils BohrはRutherfordのモデルをさらに拡張し、欠点を改善しました。
- ボーアによると、電子の離散軌道として知られる特定の特別な軌道のみが原子内部で許可されています。
- ボーアは、離散軌道で回転している間、電子はエネルギーを放射しないと述べた。
- ボーアは、エネルギーレベルとしての軌道またはシェルを命名しました(下の画像を参照)。
- これらの軌道またはシェルを表すボーアは、文字K、L、M、N、…または数字n = 1,2,3,4、…で表されます。
中性子
- 1932年、J。 チャドウィックは新しい亜原子粒子を発見しました。 中性子。
- 中性子には電荷がなく、質量は陽子の質量とほぼ同じです。
- 中性子は、水素を除くすべての原子の核に存在します。
異なる軌道に分布する電子(シェル)
シェルに存在できる電子の最大数は、式 2n ^ 2 ^ で与えられます。
*'n'* は軌道番号またはエネルギーレベルインデックスです。 1、2、3、…。
与えられた式によると-
*最初の軌道、つまり* Kシェル*は= 2×1 ^ 2 ^ = 2
*2番目の軌道、つまり* Lシェル*は= 2×2 ^ 2 ^ = 8になります
*3番目の軌道、つまり* Mシェル*は= 2×3 ^ 2 ^ = 18
*第4軌道、つまり* N-shell *は= 2×4 ^ 2 ^ = 32になります
同様に、最も外側の軌道に収容できる電子の最大数は8です。
内側のシェルが満たされていない限り、電子は与えられたシェルに満たされていません。 つまり、シェルは段階的に満たされます。インナーシェルからアウターシェルまで。
ヴァランス
- 原子の最外殻に存在する電子は、*価電子*として知られています。
- Bohr-Buryモデルによると、原子の最外殻は最大8個の電子を持つことができます。
原子番号
- 原子の核に存在する陽子の総数は、*原子番号*として知られています。
- 原子の陽子の数が原子番号を決定します。
- 原子番号は 'Z' で示されます。
- 陽子と中性子は総称して*核子*として知られています。
質量数
- 原子核に存在する陽子と中性子の総数の合計は、*質量数*として知られています。
同位体
- 同じ原子番号で同じ質量数を持つ同じ元素の原子は、同位体として知られています。 E.g. 水素原子には、3つの同位体、すなわち、プロチウム、重水素、およびトリチウムがあります。
- 原子の同位体の化学的性質は似ていますが、物理的性質は異なります。
等圧線
- 同じ質量数を持つ異なる原子番号を持つ異なる要素の原子は、等圧線として知られています。 E.g. カルシウムの原子番号は20、アルゴンの原子番号は18です。さらに、これらの原子の電子数は異なりますが、これら両方の元素の質量数は40です。
化学-化学反応と方程式
前書き
- 1つ以上の化学物質が他の化学物質と反応し、1つ以上の異なる物質に変換されるプロセスは、化学反応として知られています。
化学式
*化学式は、化学反応の象徴的な実証です。記号と式で表されます。 E.g.
+* マグネシウム+酸素=酸化マグネシウム *+* Mg * *+* * O〜2〜* *=* *MgO*
* マグネシウムと酸素の物質は反応物として知られており、反応の結果、すなわち酸化マグネシウムは生成物として知られています。
* _化学反応の生成物に存在する元素の総質量は、反応物に存在する元素の総質量と等しくなければならないことに注意してください。
* 各元素の原子数は、化学反応の前後で常に同じです。
化学反応の種類
化学反応の主な種類は次のとおりです-
- 組み合わせ反応
- 分解反応
- 変位反応
それらのそれぞれについて簡単に説明しましょう-
組み合わせ反応
- 2つ以上の物質(つまり、 元素または化合物)が反応して単一の生成物を形成します。そのような反応は*組み合わせ反応*として知られています。 E.g. + * CaO(s) * * H〜2〜O(1)*→Ca(OH)〜2〜(aq) * (生石灰)* (消石灰)
- 上記の反応で示したように、酸化カルシウムと水が反応(または結合)して、水酸化カルシウムとして知られる単一の生成物を形成しました。
- 製品の形成とともに熱も放出される化学反応は、*発熱化学反応*として知られています。
分解反応
- 単一の反応物がより単純な生成物に分解される反応は、分解反応として知られています。 E.g.
- 上記の反応では、硫酸第一鉄結晶(すなわち、 FeSO〜4〜、7H〜2〜O)、加熱すると水分を失い、結晶の色が変化します。 最後に、酸化鉄(Fe〜2〜O〜3〜)、二酸化硫黄(SO〜2〜)、三酸化硫黄(SO〜3〜)に分解します。
変位反応
*要素が別の要素を移動または削除する反応は、移動反応として知られています。 E.g.
+* * Fe(s)** *+* * CuSO4(aq)**→** FeSO4(aq)* *+* * Cu(s) *+* *(硫酸銅)***(硫酸鉄) *
* 上記の反応では、鉄が硫酸銅溶液から銅を置換し、硫酸鉄を形成します。
酸化と還元
- 反応中に物質が酸素を獲得した場合、それは*酸化*と呼ばれます。 一方、反応では、物質が酸素を失うと、*還元*として知られています。 E.g.
- 上記の反応では、酸化銅は酸素を失い、したがって還元されます(すなわち、 削減);一方、水素は酸素を獲得し、したがって酸化されます(すなわち、 酸化)。
腐食
- 水分、酸など、直接の環境にある物質に金属が攻撃されると、*腐食*と呼ばれます。 E.g. 銀の黒色コーティング、銅の緑色コーティングなど、
腐敗
- 油脂が酸化されると、そのプロセスは酸敗と呼ばれます。 彼らの匂い、味、色など また変更します。同様に、それは食物を消費するのに危険なものにしました。
化学-酸、塩基、および塩
前書き
- 酸味と苦味を味わうのは、それぞれ酸と塩基の存在だけです。
リトマスソリューション
- 地衣類から抽出されたリトマスは紫色をしています(以下の画像を参照)が、条件は酸性でも塩基性でもない場合です。 中性。
- リトマスは基本的にタロフィタに属する植物であり、化学実験では一般的に指標として使用されます。
- 酸性または塩基性媒体で臭気が変化する物質は、「嗅覚」指標として知られています。
水溶液中の酸または塩基
*HClの水素イオンは、水の存在のために生成されます。 第二に、HCl分子からのH ^ + ^イオンの分離は、水のない状態では行えません。 化学式を以下に示します
+* HCl + H〜2〜O→H〜3〜O ^ + ^ + Cl ^ – ^ *
*さらに、水素イオンは単独では存在できませんが、水分子の存在下では存在できます。 したがって、水素イオンはH ^ + ^(aq)またはヒドロニウムイオン(H〜3〜O ^ + ^)として表示されます。 化学式は-
+* H ^ + ^ + H〜2〜O→H〜3〜O ^ + ^ *
* 水に溶ける塩基は「アルカリ」として知られています。 しかし、すべての塩基は水に溶けません。
* 濃酸に水が加えられると、熱が発生します。
* 酸または塩基を水と混合すると、イオン濃度が低下します(つまり、 H〜3〜O +/OH–)単位体積あたり。プロセスは*希釈*として知られています。
pHスケール
- 溶液中の水素イオン濃度の測定に使用されるスケールは、* pHスケール*として知られています。
- pHの 'p' は 'potenz' を表し、これはドイツ語の用語で、* 'power’を意味します。
- pH値は単純に数値であり、溶液の酸性または塩基性を示します。 したがって、ヒドロニウムイオンの濃度が高い場合、pHの値は低くなります。
- pHスケールの値は '0' から* '14; 'の範囲であるため、pH値が「0」の場合、それは非常に*酸性*であり、14である場合は-非常に*アルカリ。
- pHスケールの中立値は*「7」です。*
- pHスケールでは、7より小さい値は酸性溶液を表し、7より大きい値は塩基性溶液を表します。
- 通常、pHの測定には共通のインジケータを含浸させた紙が使用されます(以下の画像を参照)-
- 同様に、酸と塩基性物質の強度は、主にそれぞれ生成されるH ^ + ^イオンとOH ^ – ^イオンの数に依存します。
- 次の画像は、いくつかの一般的な物質のpH値を大まかに示しています(色の変化)-
日常生活におけるpHの重要性
- 人体のpH値の範囲は7.0〜7.8です。
- 人体の胃は、食物の消化を助ける塩酸を生成します。驚くべきことに、それはとにかく胃を傷つけません。
- しかし、胃があまりにも多くの酸を生成すると(消化不良として知られる)、痛みと刺激を引き起こします。 この痛みを和らげるために、医師は制酸薬として知られる塩基の使用を提案します。
- これらの制酸薬は、増加した酸の量を中和して制御します。
- リン酸カルシウムでできている歯は、体内で最も硬い物質です。 しかし、口のpHが低下すると(5.5未満)、歯が腐食します。
- 塩は、通常、塩酸と水酸化ナトリウム溶液の組み合わせによって形成されます。そして、この組み合わせは塩化ナトリウムとして知られています。
- 雨水のpH値が5.6未満と測定された場合、「酸性雨」と呼ばれます。
- 酸性雨が川に流れ込むと、川の水のpHも低下します
- 酸性の川の水は、水生生物の生存にとって脅威です。
漂白剤
- 漂白粉末は、乾燥した消石灰[Ca(OH)〜2〜]に対する塩素の作用によって生成され、CaOCl〜2〜として表されます。
- 漂白パウダーは、通常、繊維産業、製紙工場、化学産業、および飲料水の消毒に使用されます。
重曹
- 重曹は、おいしいサクサクした食品を調理するためにキッチンで一般的に使用されます。 また、いくつかの食品をより速く調理します。
- 重曹の化学名は炭酸水素ナトリウムであり、式はNaHCO〜3〜です。
洗濯ソーダ
- 炭酸ナトリウムの再結晶は、洗浄ソーダになります。
- 洗浄ソーダの化学式は、Na〜2〜CO〜3〜.10H〜2〜Oです。
- 洗浄ソーダは、ガラス、石鹸、製紙業界で一般的に使用されています。
パリの石膏
- パリの石膏は、医師が骨折した骨を支える石膏として使用する白い粉です。
- パリの石膏の化学名は硫酸カルシウム半水和物であり、化学式は2CaSO〜4〜.H〜2〜Oです。
材料:金属および非金属1
前書き
- 金属は、その化学的および物理的特性に基づいて非金属と区別できます。
- 金属を叩いて薄いシートにする性質は、*脆弱性*として知られています。
- ワイヤに引き込むことができる金属の特性は、*延性*として知られています。
- 金属は通常、硬く、可鍛性があり、光沢があり、延性があり、音質で、熱と電気の良導体です。 E.g. 鉄、銅、カルシウム、アルミニウム、マグネシウムなど
- 音色ではなく、熱と電気の伝導が悪い材料は、「非金属」として知られています。 E.g. 硫黄、炭素、酸素、リンなど
- *ナトリウム*や*カリウム*などの一部の金属は柔らかく、ナイフで切断できます。
- *水銀*は、室温で液体状態のままである唯一の金属です。
- 二酸化硫黄が水に溶解すると、亜硫酸が形成されます。 図-二酸化硫黄(SO〜2〜)+水(H〜2〜O)→亜硫酸(H〜2〜SO〜3〜)。
- 非金属の酸化物は本質的に酸性です。
- 亜硫酸は青いリトマス紙を赤に変えます。
- リンは非常に反応性の高い非金属であり、空気に触れると発火します。
- リンが大気中の酸素と接触するのを防ぐため、リンは水に保存されます。
- 燃焼すると、金属は酸素と容易に反応して金属酸化物を生成します。これらは本質的に基本的なものです。
- 非金属は酸素と反応し、非金属酸化物を生成します。これらは本質的に酸性です。
- 一部の金属は水と反応して、金属水酸化物と水素ガスを生成します。
- 通常、非金属は水と反応しません。
- 金属も酸と反応し、水素ガスと金属塩を生成します。
- 通常、非金属は酸と反応しません。
金属および非金属の使用
- 金属は、機械、飛行機、自動車、電車、衛星、工業用機器、調理器具、給湯器などの製造に使用されます。
- 非金属は、植物の成長を改善するために肥料に使用されます。
- 非金属は水の浄化に使用されます。
- クラッカーには非金属が使用されます。
化学-金属および非金属2
前書き
- 通常、硬く、展性があり、光沢があり、溶けやすく、延性がある固体材料は、金属として知られています。 E.g. 鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、鉛、亜鉛など
- 通常、金属には良好な電気伝導性と熱伝導性があります。
- 金属は純粋な状態で、*金属光沢*として知られる輝く表面を持っています。
- 金属を叩いて薄いシートにすることができます。このプロパティは malleability として知られています。
- 細いワイヤに引き込まれる金属の特性は、*延性*として知られています。 E.g. 金は最も延性のある金属です。
- 銀と銅が最高の熱伝導体です。
非金属
- 非金属は通常、固体または気体の状態で見つかります。 ただし、臭素は液体状態で見つかった例外です。
- 非金属の主な例には、炭素、硫黄、ヨウ素、酸素、水素などがあります。
金属と非金属の事実
- 水銀を除くすべての金属は、室温で固体の形で存在します。
- ガリウムとセシウムの融点は非常に低いです。これらの2つの金属は手のひらの上でも溶けます。
- ヨウ素は非金属ですが、光沢があります(光沢は金属の性質です)。
- 炭素はさまざまな形で存在できる非金属です。 各フォームは同素体と呼ばれます。
- ダイヤモンドは炭素の同素体であり、最も硬い天然物質です。
- ダイヤモンドの融点と沸点は非常に高いです。
- グラファイトは炭素の同素体でもあります。それは電気の伝導体です。
- リチウム、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属は、ナイフで切断できるため、軟質金属の例です。
- 酸素と結合すると、ほぼすべての金属が金属酸化物を形成します。
- 金属が異なれば反応の頻度も異なります。一部は反応が遅くなりますが、一部は非常に速く反応します。 E.g. カリウムとナトリウムは非常に反応性が高く、開いたままにしておくと発火します。
- そのため、カリウムとナトリウムは、灯油に浸されたままになり、発火することはありません。
- ただし、すべての金属の中で、ナトリウム(最も可能性が高い)が最も反応性の高い金属です。
- 陽極酸化は、アルミニウムの厚い保護酸化物層を形成するプロセスであり、腐食から保護します。
- 地球の地殻(上層)に自然に発生する元素または化合物は、ミネラルとして知られています。
- 未加工の鉱物は、*鉱石*として知られています。 E.g. 金、銀、鉄など (以下の画像に示されている鉄鉱石)-
- 地球から抽出された鉱石は、通常、「ガング」と呼ばれるいくつかの元素、土壌、砂などとの混合物などの大量の不純物で汚染されています。
- 反応性と鉱石からの抽出に基づいて、金属は次のように分類できます-
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。
要素の定期的な分類
前書き
- 今日までに約115の要素が知られています。
- それらの特性に基づいて、すべての元素は周期表として知られる順番に配置されます。
- ドイツの科学者であるヨハン・ヴォルフガング・ドーベライナーは、1817年に最初に要素を整理しようとしました。
- 英国の科学者ジョン・ニューランズも、当時知られている要素を整理しようとしました(1866年)。
- ジョン・ニューランズは、原子質量を増加させる順序に従って元素を配置していました。
- ニューランドは、最も低い原子質量(水素など)を持つ元素から始まり、トリウムで終了しました。トリウムは(当時)56番目の元素でした。
- ニューランズの要素の配置は、「オクターブの法則」として知られています。彼の配置では、8要素ごとに最初の要素と同様の特性がありました。 E.g. リチウムとナトリウムの特性は同じであることがわかりました。
Sa (do) | re (re) | Ga (mi) | Ma (fa) | Pa (so) | da (la) | ni (ti) |
---|---|---|---|---|---|---|
H | Li | Be | B | C | N | O |
F | Na | Mg | Al | Si | P | S |
Cl | K | Ca | Cr | Ti | Mn | Fe |
Co & Ni | Cu | Zn | Y | In | As | Se |
Br | Rb | Sr | Ce & La | Zr |
- ニューランドはまた、音楽で見つかったオクターブと比較しました(上記の表を参照)。
- インドの音楽では、7つの音符は_sa、re、ga、ma、pa、da、niです。しかし、西では、音符は– _do、re、mi、fa、so、la、tiです。 .
- さらに、いくつかの要素を自分のテーブルに収めるために、ニューランドは同じセルに2つの要素を配置しました(上記の表を参照してください-コバルトとニッケルを同じセルに保持)。
- しかし、オクターブの法則には限界があり、カルシウムまでしか適用できませんでした。そして、カルシウムの後、8番目の要素ごとに最初の要素と同様の特性がありませんでした。
メンデレーエフの周期表
- ロシアの化学者、ドミトリ・イワノビッチ・メンデレーエフは、元素の配置に成功しました。
- メンデレーエフは、化学的性質の類似性だけでなく、それらの(元素)基本的性質、原子質量に基づいて元素を配列しました。
- メンデレーエフの時代には、63の要素のみが知られていました。
- メンデレーエフの周期表は、「グループ」*と呼ばれる垂直列と、「ピリオド」*と呼ばれる水平行で構成されています。
- メンデレーエフの周期法は + 「元素の特性は原子質量の周期関数です。」
- メンデレーエフは、同様のプロパティを持つ要素をグループ化できるように、シーケンスを逆に並べました。
- メンデレーエフは、当時発見されなかったいくつかの要素のためのスペースを残しました。彼は将来の要素の存在について大胆に予測した。
- メンデレーエフの周期式の最大の制限の1つは、周期表で水素に固定位置が割り当てられていないことです。
現代の周期表
- 1913年、英国の物理学者ヘンリー・モズレーは、元素の原子番号がその原子質量と比較してより基本的な特性であることを発見しました。
- モーズリーの発見に基づいて、メンデレーエフの周期律が修正され、原子番号が現代周期表の基礎として採用されました。
- 現代の周期法は述べています- + 「要素のプロパティは原子番号の周期関数です。」
- 18 「 groups 」と呼ばれる垂直列と「7」*「periods」と呼ばれる水平行は、Modern Periodic Tableで定義されています。
- 現代の周期表では、元素は原子サイズ、原子価、または容量と金属および非金属特性(元素の組み合わせ)などの特性の周期性を示すように配置されます。
- 現代の周期表では、メタリックキャラクターは期間を経て減少し、グループ内で増加します。
- 一方、非金属は電子を獲得して結合を形成する傾向があるため、電気陰性です。
- 現代の周期表では、非金属は右側(上から)に配置されます。
化学-合成繊維およびプラスチック
前書き
- 私たちが着る服は布地でできており、布地は天然または人工の原料から得られた繊維でできています。
- 繊維の天然源は、植物、動物から得られる綿、羊毛、絹などです。
- 合成繊維は人間によって作られています。したがって、これらは合成繊維または人工繊維と呼ばれます。
- 合成繊維は通常、一緒に結合された小さなユニットのチェーンです。各小さな単位は化学物質です。
合成繊維の種類
- 人工シルクは通常、*レーヨン*として知られています。
- レーヨン(繊維)は、木材パルプの化学処理によって得られました。
- 石炭、水、空気から作られた繊維は「ナイロン」として知られています。
- ナイロンは最初の完全合成繊維でした。
- *ポリエステル*も合成繊維です。しわのない繊維です。 E.g. テリレン。
- PETは、ポリエステルのよく知られた形式の1つであり、調理器具、ボトル、フィルム、ワイヤー、およびその他の多くの有用な製品の製造に使用されます。
- ポリエステル(Poly + ester)は、エステルとして知られる化学物質の繰り返し単位で構成されています。
- プラスチックも合成繊維のようなポリマーの一種です。
- ポリエチレン(ポリ+エテン)は、プラスチックの一般的な例です。
- 一部のプラスチックは、一度成形すると加熱しても軟化できません。したがって、これらは熱硬化性プラスチックとして知られています。 E.g. ベークライトとメラミン。
- ベークライトは熱と電気の弱い導体です。したがって、電気スイッチ、さまざまな道具のハンドルなどの作成に使用されます。
- メラミンは耐火性があり、他のプラスチックよりも熱に耐えることができます。したがって、床タイル、台所用品、布地の製造に使用されます。
- 自然なプロセスを通じて分解される材料。 細菌による作用は、生分解性として知られています。
- 自然のプロセスでは簡単に分解できない材料は、非生分解性として知られています。
- プラスチックは環境に優しいものではありません。
化学-石炭と石油
前書き
- 自然界には無限の量で存在し、人間の活動によって使い果たされる可能性が低いリソースは、 Inexhaustible Natural Resources として知られています。 E.g. 日光、空気。
- 自然界では限られた量で存在し、人間の活動によって使い果たされる可能性が高いリソースは、 Exhaustible Natural Resources と呼ばれます。 E.g. 森林、野生生物、鉱物、石炭、石油、天然ガスなど
- 枯渇性の天然資源は、生きている生物(化石)の死体から形成されました。したがって、これらの天然資源は「化石燃料」としても知られています。 E.g. 石炭、石油、天然ガス。
Coal
- 石炭は石のように硬く、色は黒です。
- 石炭は、食物を調理するために使用される燃料の1つです。
- 石炭は火力発電所で電気を生産するために使用されます。
- 高圧および高温下で、それらが地球の内部に埋められた死んだ植物は、ゆっくりと石炭に変換されました。
- 石炭には主に炭素が含まれています。
- 枯れた植物が石炭に変わるゆっくりしたプロセスは、炭化として知られています。
- 石炭は植物の残骸から形成されます。したがって、化石燃料としても知られています。
- 石炭が燃焼すると、主に二酸化炭素ガスが生成されます。
- 石炭が産業で処理されると、コークス、コールタール、石炭ガスなどの有用な製品が生成されます。
- *コークス*は硬くて多孔質で黒い物質です。
- コークスは純粋な形の炭素です。
- コークスは、主に鉄鋼の製造および多くの金属の抽出に使用されます。
- コールタールは不快な臭いのする黒い濃い液体です。
- コールタールは約200の物質の混合物です。
- コールタールから得られる製品は、日常生活や産業で使用されるさまざまな物質を製造するための出発材料として使用されます。 E.g. 爆発物、塗料、屋根材、合成染料、薬物、香水、プラスチック、写真材料など
- *コールタールから得られるナフタレンボール*は、usedや他の昆虫を撃退するために使用されます。
- 石油製品から得られる Bitumen は、道路の金属化のためにコールタールの代わりに使用されます。
- コークスを得るための石炭の処理中に、*石炭ガス*が得られます。
- 1810年、英国ロンドンで初めて石炭ガスが街路照明に使用され、1820年に米国ニューヨークで使用されました。
- 現在、石炭ガスが熱源として使用されています。
石油
- ガソリンとディーゼルは、石油として知られる天然資源から得られます。
- 石油は、海に生息する生物から形成されました。
- 数百万年(地球内部に埋没した死体)、高温、高圧、空気の不在下で、死体は石油と天然ガスに変化しました。
- 1859年、米国ペンシルベニア州で世界初の油井が掘削されました。
- 1867年、インドのアッサムにあるマカムで石油が行き詰まりました。
- インドでは、石油は主にアッサム、グジャラート、ムンバイ高地、マハラシュトラ、およびゴダバリとクリシュナの川流域で発見されています。
- 次の画像は、ガスとオイルの層を示しています-
- 石油は、ガソリン、石油ガス、ディーゼル、潤滑油、パラフィンワックスなどのさまざまな成分の混合物です。
- 石油のさまざまな成分を分離するプロセスは、*精製*として知られています。
- 石油と天然ガスから得られるさまざまな有用な物質は、「石油化学製品」として知られています。
- 石油化学製品は、洗剤、繊維(ポリエステル、ナイロン、アクリルなど)、ポリエチレン、その他の人工プラスチックの製造に使用されます。
- 天然ガスから得られる水素ガスは、肥料(尿素)の生産に使用されます。
- 商業的に非常に重要であるため、石油は*「ブラックゴールド」*としても知られています。
- 天然ガスは通常高圧下で保存されるため、*圧縮天然ガス(CNG)*として知られています。
- CNGは、車両の発電と燃料に使用されます。
- 次の表は、石油のさまざまな成分とその用途を示しています-
Constituents of petroleum | Uses |
---|---|
Petroleum Gas in Liquid form (LPG) | Fuel for home and industry |
Petrol | Motor fuel, aviation fuel, solvent for dry cleaning |
Diesel | Fuel for heavy motor vehicles, electric generators |
Kerosene | Fuel for stoves, lamps and for jet aircrafts |
Lubricating oil | Lubrication |
Paraffin wax | Ointments, candles, Vaseline, etc. |
Bitumen | Paints, road surfacing |
化学-燃焼と炎
前書き
- 物質が酸素と反応して熱を放つ化学プロセスは、*燃焼*として知られています。
- 燃焼する物質は、*可燃性*または*燃料*と呼ばれます。
- 燃料は、固体、液体、または気体の形にすることができます。
- 燃焼中、光は*炎*または*グロー*の形で放出されます。
- 燃焼中に気化する物質は炎を発します。
- 炎の暗いゾーンには、発光ゾーンと非発光ゾーンの3つの異なるゾーンがあります。
- 異なる物質は異なる温度で発火します。
- 物質が発火する最低温度は、*発火温度*として知られています。
- 一致には、三硫化アンチモンと塩素酸カリウムが含まれます。
- マッチの摩擦面には、粉末ガラスと少量の赤リンが含まれています。
- 赤リンははるかに危険性が低いです。
- マッチ棒を摩擦面に当てると、一部の赤リンが白リンに変換されます。このプロセスは、マッチスティックヘッドに存在する塩素酸カリウムと直ちに反応し、三硫化アンチモンを発火させるのに十分な熱を発生します。同様に、燃焼が始まります。
- 発火温度が非常に低く、火炎で簡単に発火する物質は、*可燃性物質*として知られています。 E. g. ガソリン、アルコール、液化石油ガス(LPG)など
消火器
- *水*は、最も一般的な消火器です。
- 消火器としての水は、木や紙のようなものが燃えているときにのみ機能します。
- 電気機器に火がついていると、水が電気を伝導し、火を消そうとする人に損害を与えることがあります。
- また、水は油やガソリンが関係する火災には適した消火器ではありません。
- 電気機器やガソリンなどの可燃物が関係する火災では、二酸化炭素(CO2)が最適な消火剤です。
- CO2を得る方法の1つは、重炭酸ナトリウム(重曹)や重炭酸カリウムなどの化学物質の乾燥粉末を大量に放出することです。
- リンは室温で空気中で燃えます。
- 燃料1 kgの完全燃焼で生成される熱エネルギーの量は、*発熱量*として知られています。
- 燃料の発熱量は、キロジュール/kg(kJ/kg)と呼ばれる単位で測定されます。
- 次の表は、さまざまな燃料の発熱量を示しています-
Fuel | Calorific Value (kJ/kg) |
---|---|
Cow dung cake | 6000-8000 |
Wood | 17000-22000 |
Coal | 25000-33000 |
Petrol | 45000 |
Kerosene | 45000 |
Diesel | 45000 |
Methane | 50000 |
CNG | 50000 |
LPG | 55000 |
Biogas | 35000-40000 |
Hydrogen | 150000 |
- ほとんどの燃料が燃焼すると、環境中の*二酸化炭素*が放出されます。
- 空気中の二酸化炭素濃度の増加は、*地球温暖化*を引き起こす可能性が最も高いです。
- 地球の大気の温度の上昇は、*地球温暖化*として知られています。
- 地球温暖化は極地の氷河の融解を引き起こし、海面の上昇につながり、最終的に沿岸地域で洪水を引き起こします。
- 硫黄と窒素の酸化物は雨水に溶けて酸を形成します。そのようなタイプの雨は「酸性雨」と呼ばれます。