since2009/11/9…… 三日坊主になりながらも、何か書いています。
こんにちは、今日はリンの話をしていくよ~
名前の由来は、「光をもたらすもの」を意味するphosphorosより。
ちなみに、リンの化合物であるということで、この名づけを見てピンとくるもの、ありませんか?
そう、フォスフォフィライト!!宝石の一つなんですけど、滅茶苦茶高い(最初の情報そこ?)
宝石の国という漫画で、一躍有名になりましたよね。
これも、名前の由来はリンから取ってる……だったかな?
とにかく、名前の由来はここから来ている……はずです。
さて、リンと言えば、やっぱり以前お話しましたが、エネルギーをATP(アデノシン3リン酸)から取ってるのは有名な話ですが、
生体内ではもう一つ、大きな役割を果たしているリンです。
それが、アパタイト。ヒドロキシアパタイトと呼ばれるものは、歯や骨の成分です!!
人の場合は、乾燥重量の1.58%をリンが占めており、これは明日紹介する硫黄、Sに次いで7番目に多い元素です。
アパタイトは、その組成が違うもので、フルオロアパタイトなどもあります。
これに関しては、ちょっとCaの時に詳しくお話しますね。
あ。フルオロアパタイトは所持してます。
ネオンブルーアパタイトって検索かけると結構出ますよ。
あんまりギラギラした感じじゃないので、地味素朴な石なんですけど、
そうです。「ネオン」ブルーアパタイトですって理由で所持しています。
おろか……
さて、リンに関しては、やっぱり同素体の話は欠かせませんね!
黄リン、赤リン、黒リンなどの多形を取ります。
それぞれ構造が異なります。
高校化学とか、あと危険物取扱者の試験とかだと、黄リンの保管方法は出てきたんじゃなかったかな……?
危険物甲種持ってるんですけど、あんまよく覚えてない(なにせ取ったのがもう10年近く前)んですけど……
さて、リンの大部分は、リン酸の製造に使われています。
H3PO4ですね。
リン酸……中和滴定曲線……ウッ(高校化学で苦戦したところを思い出しながら)
また、マッチの製造にも用いられているようです。
主に、マッチ箱の側面にいるのがリンなんだとか。
赤リンですね。
ちなみに、赤リンだけでなく、アンチモンの化合物も一緒にいるようです。
アンチモン!アンチモン!炎に強いぜアンチモン!
マッチといえば、最近はアルコールランプをもう小学校では使ってないとか、
そんな話を聞きました。
コンロみたいなのを使ってることが多いらしいですね。
あれの火を消せないタイプの人類です。
ちなみに、ろうそくの根元をきゅっとつまむと火が消えます。
なんか、クリスマスのイベントのとき、「こういうときの火の消し方は正式にはこうなんだよ」って小学校に入ったばかりのころには言われた気がします。
本当怖くって……
マッチだけでも、ガスバーナーのことを思い出すんですけど、
大学時代実験でガスバーナーがんがん使うじゃないですか。
勢いよくマッチを擦りすぎてマッチ折れたりとかよくやりましたよね……やりましたよね?
……
ちょっと今日はカンペが短かったので今日はここまで。
明日は、硫黄についてお話します。
名前の由来は、「光をもたらすもの」を意味するphosphorosより。
ちなみに、リンの化合物であるということで、この名づけを見てピンとくるもの、ありませんか?
そう、フォスフォフィライト!!宝石の一つなんですけど、滅茶苦茶高い(最初の情報そこ?)
宝石の国という漫画で、一躍有名になりましたよね。
これも、名前の由来はリンから取ってる……だったかな?
とにかく、名前の由来はここから来ている……はずです。
さて、リンと言えば、やっぱり以前お話しましたが、エネルギーをATP(アデノシン3リン酸)から取ってるのは有名な話ですが、
生体内ではもう一つ、大きな役割を果たしているリンです。
それが、アパタイト。ヒドロキシアパタイトと呼ばれるものは、歯や骨の成分です!!
人の場合は、乾燥重量の1.58%をリンが占めており、これは明日紹介する硫黄、Sに次いで7番目に多い元素です。
アパタイトは、その組成が違うもので、フルオロアパタイトなどもあります。
これに関しては、ちょっとCaの時に詳しくお話しますね。
あ。フルオロアパタイトは所持してます。
ネオンブルーアパタイトって検索かけると結構出ますよ。
あんまりギラギラした感じじゃないので、地味素朴な石なんですけど、
そうです。「ネオン」ブルーアパタイトですって理由で所持しています。
おろか……
さて、リンに関しては、やっぱり同素体の話は欠かせませんね!
黄リン、赤リン、黒リンなどの多形を取ります。
それぞれ構造が異なります。
高校化学とか、あと危険物取扱者の試験とかだと、黄リンの保管方法は出てきたんじゃなかったかな……?
危険物甲種持ってるんですけど、あんまよく覚えてない(なにせ取ったのがもう10年近く前)んですけど……
さて、リンの大部分は、リン酸の製造に使われています。
H3PO4ですね。
リン酸……中和滴定曲線……ウッ(高校化学で苦戦したところを思い出しながら)
また、マッチの製造にも用いられているようです。
主に、マッチ箱の側面にいるのがリンなんだとか。
赤リンですね。
ちなみに、赤リンだけでなく、アンチモンの化合物も一緒にいるようです。
アンチモン!アンチモン!炎に強いぜアンチモン!
マッチといえば、最近はアルコールランプをもう小学校では使ってないとか、
そんな話を聞きました。
コンロみたいなのを使ってることが多いらしいですね。
あれの火を消せないタイプの人類です。
ちなみに、ろうそくの根元をきゅっとつまむと火が消えます。
なんか、クリスマスのイベントのとき、「こういうときの火の消し方は正式にはこうなんだよ」って小学校に入ったばかりのころには言われた気がします。
本当怖くって……
マッチだけでも、ガスバーナーのことを思い出すんですけど、
大学時代実験でガスバーナーがんがん使うじゃないですか。
勢いよくマッチを擦りすぎてマッチ折れたりとかよくやりましたよね……やりましたよね?
……
ちょっと今日はカンペが短かったので今日はここまで。
明日は、硫黄についてお話します。
一部界隈には非常になじみ深い元素。ケイ素です。
というのも、以前プログラミングのディスコサーバーで「もうほぼケイ素しか触っとらん」と言ってる人がいた(n=1)
というわけで、ケイ素のお話。
ラテン語のsilex,silicis(火打石)が名前の由来。
半導体として有名ですね。
だから、純度が99.99999……ってものを作る必要があり、その純度がとにかく高いものを作れるようになるのが、よく教科書で見るやつです。
ケイ素だったかは覚えてないけど、ゾーンメルト法とかなんか聞いた記憶ある。
ながーい不純物を含む結晶を、一部だけ溶かして、溶かす範囲をずらしていくことで不純物は溶けたまま、純度の高い結晶が得られるとかだったと思います。
半導体といえば、そこに添加する元素も有名ですよね。
13族ならp型、15族ならn型だったっけ?
pはポジティブ、nはネガティブだった……はず……
+かーかって話ですね。
これらを少し加えることにより、半導体の特性をコントロールしています。
半導体は、もう我々の生活には欠かせませんね、エレクトロニクス産業……まあ、スマホとかPCとか、そういうものには絶対欠かせないので、必須です。
スマホから離れられない……
ので、いっそのことすべてをスマホで管理してしまう。
炭素(紙)の時代は私には向いてなさ過ぎたんじゃ……
さてそんなケイ素、地殻中には酸素に次いで2番目に多く存在します。
でも、Oと結合して単体での産出はありません。
結構、鉱石の組成式とか見るの好きなんですけど、
やっぱ多いですよね、酸素とケイ素。
さて、redのお話。
実は太陽電池を作ったことがあります。
その時に、シリコンウエハーを見せてもらったことがあります。
その時に初めてアルゴンのガスが流れるバルブを見て、興奮した記憶あります……
サブテーマ研究というのがあっての……
よその研究室におじゃましてちょっと研究させてもらうというので、太陽電池のテーマを触らせてもらったんじゃ……
もう覚えてないけど……
クリーンルームに入ったのと、アルゴンに興奮したのと、(顕微鏡研究室所属なのに)電顕が扱えなかったことだけしっかり覚えてます。
さて。
その太陽電池も、ケイ素が主でできています。
やはり半導体。半導体は強い。
そういや割と最近知ってびっくりしたのは、(これはケイ素というよりゲルマニウム?)発光ダイオード。LEDの名で有名ですね。
電気を流すと光るのは皆さんご存じですが、光を当てると電気が流れる……らしいと聞きました。
これ聞いたときめちゃびっくりしたんですよね。
と同時に、そうか、逆もありか……とも思いました。
ネオン管がLEDにとってかわられてる現在、これからはLEDなのかと絶望してるredです。
ネオン管は仕方ないね。
そういや、半導体のp型n型で、バンド構造を思い出したのでそれ関連の話していい?いいよ!
バンド構造というのは、等価な軌道がいっぱい集まる(まあわかりやすく言うと結晶ってどこ切り取っても軌道ってほぼ同じじゃないですか)と、縮重という現象が起きて、HOMOとLUMOの間のバンドギャップが縮まります。
これが広すぎると絶縁体になるし、金属みたいにくっついてると導電体になる……とかだったはず。
ケイ素みたいな半導体は、このバンドギャップが、光とかのエネルギーで飛び越えられるほどの距離になってる……みたいな話だったはず。
で、その電子の穴や、過剰な電子を作るために、ほかの族の元素を添加するわけですね。
これをドーピングと言います。
で、私導電性高分子の研究してた話してたと思うんですけど(実際は研究中に倒れた)、
これも、共役が広くなることで縮重が生まれて、バンドギャップが縮まっていきます。
ちなみに、色素とかの話になると、このバンドギャップが可視光の波長のエネルギーになったとき、色がつくというわけです。
で、ついでに蛍光の話もしますか。
↑のは、バンドギャップを飛び越える光の吸収ですが、
吸収された光によって励起した電子はやがて元の状態に戻ります。
この時の光が、(過程によって名前が変わり)蛍光やりん光になります。
ちょっと詳しいこと覚えてないんですけど……
まあ、バンドギャップに限らない話ではあるんですけどね多分(元素のスペクトルなんかも、この理論のはずなので)
何らかの要因で電子がほかの軌道に励起→戻るときにエネルギーを光として放出(これが蛍光やりん光)とかだったと思う。
一回やってみたかったんですよね。
透明導電性高分子。
興味はあった。
……
さて、ケイ素はこの辺で。
明日はリンについて、お話していきます。
ケイ素ってマジで半導体の話しかでなかったな……(ざっくり調べだと)
というのも、以前プログラミングのディスコサーバーで「もうほぼケイ素しか触っとらん」と言ってる人がいた(n=1)
というわけで、ケイ素のお話。
ラテン語のsilex,silicis(火打石)が名前の由来。
半導体として有名ですね。
だから、純度が99.99999……ってものを作る必要があり、その純度がとにかく高いものを作れるようになるのが、よく教科書で見るやつです。
ケイ素だったかは覚えてないけど、ゾーンメルト法とかなんか聞いた記憶ある。
ながーい不純物を含む結晶を、一部だけ溶かして、溶かす範囲をずらしていくことで不純物は溶けたまま、純度の高い結晶が得られるとかだったと思います。
半導体といえば、そこに添加する元素も有名ですよね。
13族ならp型、15族ならn型だったっけ?
pはポジティブ、nはネガティブだった……はず……
+かーかって話ですね。
これらを少し加えることにより、半導体の特性をコントロールしています。
半導体は、もう我々の生活には欠かせませんね、エレクトロニクス産業……まあ、スマホとかPCとか、そういうものには絶対欠かせないので、必須です。
スマホから離れられない……
ので、いっそのことすべてをスマホで管理してしまう。
炭素(紙)の時代は私には向いてなさ過ぎたんじゃ……
さてそんなケイ素、地殻中には酸素に次いで2番目に多く存在します。
でも、Oと結合して単体での産出はありません。
結構、鉱石の組成式とか見るの好きなんですけど、
やっぱ多いですよね、酸素とケイ素。
さて、redのお話。
実は太陽電池を作ったことがあります。
その時に、シリコンウエハーを見せてもらったことがあります。
その時に初めてアルゴンのガスが流れるバルブを見て、興奮した記憶あります……
サブテーマ研究というのがあっての……
よその研究室におじゃましてちょっと研究させてもらうというので、太陽電池のテーマを触らせてもらったんじゃ……
もう覚えてないけど……
クリーンルームに入ったのと、アルゴンに興奮したのと、(顕微鏡研究室所属なのに)電顕が扱えなかったことだけしっかり覚えてます。
さて。
その太陽電池も、ケイ素が主でできています。
やはり半導体。半導体は強い。
そういや割と最近知ってびっくりしたのは、(これはケイ素というよりゲルマニウム?)発光ダイオード。LEDの名で有名ですね。
電気を流すと光るのは皆さんご存じですが、光を当てると電気が流れる……らしいと聞きました。
これ聞いたときめちゃびっくりしたんですよね。
と同時に、そうか、逆もありか……とも思いました。
ネオン管がLEDにとってかわられてる現在、これからはLEDなのかと絶望してるredです。
ネオン管は仕方ないね。
そういや、半導体のp型n型で、バンド構造を思い出したのでそれ関連の話していい?いいよ!
バンド構造というのは、等価な軌道がいっぱい集まる(まあわかりやすく言うと結晶ってどこ切り取っても軌道ってほぼ同じじゃないですか)と、縮重という現象が起きて、HOMOとLUMOの間のバンドギャップが縮まります。
これが広すぎると絶縁体になるし、金属みたいにくっついてると導電体になる……とかだったはず。
ケイ素みたいな半導体は、このバンドギャップが、光とかのエネルギーで飛び越えられるほどの距離になってる……みたいな話だったはず。
で、その電子の穴や、過剰な電子を作るために、ほかの族の元素を添加するわけですね。
これをドーピングと言います。
で、私導電性高分子の研究してた話してたと思うんですけど(実際は研究中に倒れた)、
これも、共役が広くなることで縮重が生まれて、バンドギャップが縮まっていきます。
ちなみに、色素とかの話になると、このバンドギャップが可視光の波長のエネルギーになったとき、色がつくというわけです。
で、ついでに蛍光の話もしますか。
↑のは、バンドギャップを飛び越える光の吸収ですが、
吸収された光によって励起した電子はやがて元の状態に戻ります。
この時の光が、(過程によって名前が変わり)蛍光やりん光になります。
ちょっと詳しいこと覚えてないんですけど……
まあ、バンドギャップに限らない話ではあるんですけどね多分(元素のスペクトルなんかも、この理論のはずなので)
何らかの要因で電子がほかの軌道に励起→戻るときにエネルギーを光として放出(これが蛍光やりん光)とかだったと思う。
一回やってみたかったんですよね。
透明導電性高分子。
興味はあった。
……
さて、ケイ素はこの辺で。
明日はリンについて、お話していきます。
ケイ素ってマジで半導体の話しかでなかったな……(ざっくり調べだと)
今日はアルミニウムの話をしていくよ~
アルミニウム!アルミニウム!
名前の由来はミョウバンを意味するalumen、alum(苦みのある塩という意味)より。
ちなみに、皆さんアルミニウムといえば、あの金属光沢(1円玉とかアルミホイルとかを思い浮かべて下さい)を思い出してください。その金属光沢から「光るもの」(a lumie)という言葉が合うと考えアルミナムに変えられた結果、アメリカ化学会はこれを採用。
英国と米国ではスペルと発音が異なるそうです。なんだってー!
ミョウバンは昔から染色用の材料として用いられてきました。
ミョウバンみなさん覚えてます?
小学校の時に、結晶の成長でよく出てくるあれです。
モールで作った形のものを、ミョウバンの暖かい水溶液に入れてゆっくり冷却すると大きい結晶が生まれるっていうあれですね。
義務教育ではミョウバンってそれくらいでしか聞かないんじゃないかな?
で、ミョウバンの化学式。AlK(SO4)2・12H2Oなんですけど、クソ長いですよね!
私が聞いたことある覚え方は「歩く(AlK)SO42人が12人のH2Oに囲まれる」です。
これは高校の時に化学やってて、クラスの男子が言ってたのを聞いて覚えました。
イメージと一緒に覚えると覚えやすいです。
さて。
アルミニウムといえばコランダム!
Al2O3です。
コランダムって何ぞや?ルビーやサファイアと言えばわかりやすいのではないでしょうか?
そう、ルビーとサファイアって、色だけで区別されてるだけで、基本は同じ物質なんです!!
で、その組成がAl2O3。
非常に硬いです。
Alは硬い酸のためOとの親和性がいいんですね。
この硬い酸という概念、HSAB則という概念です。
ルイス酸、ルイス塩基だったかな?
HSAB則というのは略称で、Hard and Soft Acids and Basesの頭文字を取ってHSAB。
Acidは酸、Baseは塩基の意味です。
硬い酸と塩基同士、柔らかい酸と塩基同士は相性がいい……だったかな。
そんな感じで、つまりOは硬い塩基ってコト。
ちょっと詳しく覚えてないので、詳しく知りたい人はちょっと本を参照してください。
確か、有名なのは無機化学(錯体とか)なんだけど、有機化学でも概念として出てきたはずです。
電子雲が広がって柔らかい塩基はアタックしやすいとかそんな感じで……(私が初見でこれを聞いたのは有機だったと思う)
さて。
Alは体の必須元素ではないですが、自然界に多く存在するため体内にも多く存在します。
自然界に多いの基準が、まあ地殻中だったら一番多い金属元素ってわけで……
アジサイの色は、アントシアニンがAlイオンと結合することによって変化するといわれているそうです。
アジサイ綺麗だね。毒だけどね。
アジサイ綺麗だからって食べようとしないでね。
Al3+イオンは、Fe3+イオンと化学的挙動がよく似ているそうです。
さて、多分フッ素の時にもした氷晶石の話。
アルミニウム製造の時には、アルミナAl2O3の融点が2015℃と高いことがネックになってました。
そこに氷晶石を加えることで、融点を凝固点降下で940℃~980℃まで下げられるらしいです。驚きですね。
これにより、融解塩電解という方法で、アルミニウムを作っています。
さて、凝固点降下ってなんだよ!って思われる方もいると思いますが、
水溶液で想像しましょう。
普通の水は0℃で凍りますよね。
でも海は北海道とか普段冬になると氷点下になりますけど、海、(流氷は来るけど)全部凍ってないですよね?
もっと簡単に実験しましょう。
家庭用冷凍庫で、水と醤油を製氷皿に入れて凍らせてみましょう。
醤油、凍らないんですよ。
これが凝固点降下です。
不揮発性の物質を溶かした溶媒(醤油の例だと水ですね)は、そのモル濃度に応じて凝固点が下がっていくという現象です。
もっというと、よく化学実験で氷に塩を振ると、温度が下がるというのもあると思います。
これもそうだったかな?
意外と、身近なところで使えてます。
さてアルミニウム。
展性、延性が良く、加工が容易であることから、よく使われてます。
1円玉もそうだし、アルミホイル、一番わかりやすい例だとアルミ缶とか。
アルミナは融点がくっそ高いですが、アルミニウムは融点が比較的低い金属でもあるため(660℃前後のはず)、
リサイクルにもうってつけなわけですね。
……
そんなわけで、今日はこんな感じで。
明日はケイ素、Siについてお話していこうと思います。
アルミニウム!アルミニウム!
名前の由来はミョウバンを意味するalumen、alum(苦みのある塩という意味)より。
ちなみに、皆さんアルミニウムといえば、あの金属光沢(1円玉とかアルミホイルとかを思い浮かべて下さい)を思い出してください。その金属光沢から「光るもの」(a lumie)という言葉が合うと考えアルミナムに変えられた結果、アメリカ化学会はこれを採用。
英国と米国ではスペルと発音が異なるそうです。なんだってー!
ミョウバンは昔から染色用の材料として用いられてきました。
ミョウバンみなさん覚えてます?
小学校の時に、結晶の成長でよく出てくるあれです。
モールで作った形のものを、ミョウバンの暖かい水溶液に入れてゆっくり冷却すると大きい結晶が生まれるっていうあれですね。
義務教育ではミョウバンってそれくらいでしか聞かないんじゃないかな?
で、ミョウバンの化学式。AlK(SO4)2・12H2Oなんですけど、クソ長いですよね!
私が聞いたことある覚え方は「歩く(AlK)SO42人が12人のH2Oに囲まれる」です。
これは高校の時に化学やってて、クラスの男子が言ってたのを聞いて覚えました。
イメージと一緒に覚えると覚えやすいです。
さて。
アルミニウムといえばコランダム!
Al2O3です。
コランダムって何ぞや?ルビーやサファイアと言えばわかりやすいのではないでしょうか?
そう、ルビーとサファイアって、色だけで区別されてるだけで、基本は同じ物質なんです!!
で、その組成がAl2O3。
非常に硬いです。
Alは硬い酸のためOとの親和性がいいんですね。
この硬い酸という概念、HSAB則という概念です。
ルイス酸、ルイス塩基だったかな?
HSAB則というのは略称で、Hard and Soft Acids and Basesの頭文字を取ってHSAB。
Acidは酸、Baseは塩基の意味です。
硬い酸と塩基同士、柔らかい酸と塩基同士は相性がいい……だったかな。
そんな感じで、つまりOは硬い塩基ってコト。
ちょっと詳しく覚えてないので、詳しく知りたい人はちょっと本を参照してください。
確か、有名なのは無機化学(錯体とか)なんだけど、有機化学でも概念として出てきたはずです。
電子雲が広がって柔らかい塩基はアタックしやすいとかそんな感じで……(私が初見でこれを聞いたのは有機だったと思う)
さて。
Alは体の必須元素ではないですが、自然界に多く存在するため体内にも多く存在します。
自然界に多いの基準が、まあ地殻中だったら一番多い金属元素ってわけで……
アジサイの色は、アントシアニンがAlイオンと結合することによって変化するといわれているそうです。
アジサイ綺麗だね。毒だけどね。
アジサイ綺麗だからって食べようとしないでね。
Al3+イオンは、Fe3+イオンと化学的挙動がよく似ているそうです。
さて、多分フッ素の時にもした氷晶石の話。
アルミニウム製造の時には、アルミナAl2O3の融点が2015℃と高いことがネックになってました。
そこに氷晶石を加えることで、融点を凝固点降下で940℃~980℃まで下げられるらしいです。驚きですね。
これにより、融解塩電解という方法で、アルミニウムを作っています。
さて、凝固点降下ってなんだよ!って思われる方もいると思いますが、
水溶液で想像しましょう。
普通の水は0℃で凍りますよね。
でも海は北海道とか普段冬になると氷点下になりますけど、海、(流氷は来るけど)全部凍ってないですよね?
もっと簡単に実験しましょう。
家庭用冷凍庫で、水と醤油を製氷皿に入れて凍らせてみましょう。
醤油、凍らないんですよ。
これが凝固点降下です。
不揮発性の物質を溶かした溶媒(醤油の例だと水ですね)は、そのモル濃度に応じて凝固点が下がっていくという現象です。
もっというと、よく化学実験で氷に塩を振ると、温度が下がるというのもあると思います。
これもそうだったかな?
意外と、身近なところで使えてます。
さてアルミニウム。
展性、延性が良く、加工が容易であることから、よく使われてます。
1円玉もそうだし、アルミホイル、一番わかりやすい例だとアルミ缶とか。
アルミナは融点がくっそ高いですが、アルミニウムは融点が比較的低い金属でもあるため(660℃前後のはず)、
リサイクルにもうってつけなわけですね。
……
そんなわけで、今日はこんな感じで。
明日はケイ素、Siについてお話していこうと思います。
はいどうもうこんにちは、今日はマグネシウムについてお話していくよ
名前の由来は鉱物magnesia(MgO)より。この鉱物は、古代ギリシャのMagnesia地方より産出されたためこう名付けられたんだそうな。
また出ましたね~鉱物由来の元素!
好き好き大好き~
欲しくなっちゃう。
2族元素のBeとMgですが、ほかの2族元素とは違います。ちょっとね。
炎色反応を示さないのが一番わかりやすいかな?
この二つの元素は、隣の奇数番アルカリ金属より原子の安定性がずっとあるので太陽系における現sにの存在はたかくなるとかなんとか……
MgとCa(一個下ですね)は、体内に高濃度で存在しています。
Caはわかると思います。有名なのは骨ですね。
みんなカルシウム取ろうぜ!って言われるけど、Mgはなにで存在しているの?
この間酸素の話をした時に出てきたATPサイクルがまたここでも出てきます。
Mgは、このATPサイクルで重要になってきます。
ATPをADPにするときの酵素……簡単に言うと、触媒の一部としてMgが欠かせないのだとか。
元々生物は、Feを補因子とする代謝から始まり、今はMgを含む酵素による代謝に進化したのだそう。はえー(今調べる音)
で、このMgを含む有機化合物として有名なのが、ポルフィリン。
これ何?って思われそうだけど、クロロフィル、葉緑体って言われたらあ、植物の!ってわかる方もいるんじゃないでしょうか?
植物の緑色。
葉緑体は、このポルフィリン環の中心にMgが配位しているものです。
実はred、有機化学の研究室に居ましたが、このポルフィリン環を扱う研究室に居ました。
なお、与えられた研究テーマにポルフィリン環は関係なかった模様……
でも、ポルフィリン環を研究室で合成するための途中の物質までは作りました。
そこから派生して、別のものを作ってたんですけど……
なので、比較的なじみ深い物質です。
これは、構造を変えることで色を変えることができます。
共役の話を以前したと思うんですけど、
色々なものを側鎖に結合させて、新しい構造のポルフィリンを作って色を作る……
という研究内容に惹かれて研究室を選びました。
なお、メンタルを壊した模様。
先輩がきれいな色の入ったフラスコを持ってたから「綺麗ですね」って言ったら「失敗したんだよ……」って言われたの忘れられない。
こういう、生物が持ってる複雑な分子を合成する研究って、全合成と呼ばれて、一部は有機化学の花形的な立ち位置らしいですね。
あんまりその辺のことは詳しくないけど(私はもうメソッドが確立されてるのを再現するだけ)、
新しい反応経路を試したり、立体化学を上手くコントロールして、
有名どころだとふぐ毒テトロドトキシンに合成が有名かな?
そういうのを、小さい分子(手に入りやすい)から合成するのが、有機化学の花形らしいです。
夢あるよね。全合成。
全合成の分野でも、完全によりたくさん得たい場合と、
自分の開発した反応経路を試したい全合成と、
色々あるらしです。
研究者って感じがして好きです。
そのためには、いろんな反応系を知らなきゃいけない。
本当反応経路を開発してくださる方々には頭が上がらないです……
どっちが偉いとかではないけどね。
さてMgの話に戻りまして。
Mgは合金などで広く用途があります。やはりこれも軽量合金なんだとか。
今回のアドベントカレンダーで扱う元素は軽い元素が多いので、
合金系の利用は軽量合金が多いですね。
あと、鉄鋼生産では、硫黄を取り除くために融解金属に添加されるんだとか。
身バレ覚悟で言うんですけど、
実は日本鉄鋼協会さんの方で絵のお仕事をさせてもらったことがあります。
教授がそこに所属していて、会報にのせる絵を描いてほしいと頼まれて……
今すぐその会報出てこないんですので、
もしかしたら本名載ってるかもしれんですが、
授業中に落書きしてたら「ちょっと絵を描いてくれない?」と頼まれて挿絵を何枚か描かせていただいたことがあります。
今の会報には多分載ってないですが、多分10年くらい前の会報にはredの絵が載ってる回があるはずです。
これのせいで「私もう二度とスカイツリー書かんわ」って言った記憶あります。
こういう縁というか、そういうのがあるので、
授業中に落書きするなに強く言えない自分がいます。
教授には絵描いてるのもろばれやでとは言っておきます。
まあ、私は提出レポートにも絵を描いてたんですけど……(おいお前)
実験ノートに落書きして提出した。
でもこれが絵でお金とかお礼を貰った初めての経験なので、
一番記憶に残っているお仕事として記憶に残っています。
……絵のお仕事お待ちしております(宣伝)
ちなみに、鉄橋とか工場とか、そういうのも描いてました。
大学卒業してからは書いてないけど……
絵描きでちょっとお小遣いを稼ぎたいって人は、やっぱり人に一杯絵を見せることが大事なのかなと思います。
授業中の落書きはどうなん?と思うけど……
でもそれが営業につながることもあるんやでっていう……
絵を誰かに習ったわけではないので、私自身(当時は比較的かけてたけど)今は……
それでも絵のお仕事につながったので、
意外と何も無駄にはなりません。
あ、あと教授とのコネも割と大事だよ!
なかよくしような!
……
というわけで今日はこの辺で。
途中から絵のお仕事の話になりましたが、
本当大学時代この経験が糧になった部分はあります。
今でも絵を描けてるのは、当時の件もあるかも。
というわけで、明日はアルミニウムのお話です。
名前の由来は鉱物magnesia(MgO)より。この鉱物は、古代ギリシャのMagnesia地方より産出されたためこう名付けられたんだそうな。
また出ましたね~鉱物由来の元素!
好き好き大好き~
欲しくなっちゃう。
2族元素のBeとMgですが、ほかの2族元素とは違います。ちょっとね。
炎色反応を示さないのが一番わかりやすいかな?
この二つの元素は、隣の奇数番アルカリ金属より原子の安定性がずっとあるので太陽系における現sにの存在はたかくなるとかなんとか……
MgとCa(一個下ですね)は、体内に高濃度で存在しています。
Caはわかると思います。有名なのは骨ですね。
みんなカルシウム取ろうぜ!って言われるけど、Mgはなにで存在しているの?
この間酸素の話をした時に出てきたATPサイクルがまたここでも出てきます。
Mgは、このATPサイクルで重要になってきます。
ATPをADPにするときの酵素……簡単に言うと、触媒の一部としてMgが欠かせないのだとか。
元々生物は、Feを補因子とする代謝から始まり、今はMgを含む酵素による代謝に進化したのだそう。はえー(今調べる音)
で、このMgを含む有機化合物として有名なのが、ポルフィリン。
これ何?って思われそうだけど、クロロフィル、葉緑体って言われたらあ、植物の!ってわかる方もいるんじゃないでしょうか?
植物の緑色。
葉緑体は、このポルフィリン環の中心にMgが配位しているものです。
実はred、有機化学の研究室に居ましたが、このポルフィリン環を扱う研究室に居ました。
なお、与えられた研究テーマにポルフィリン環は関係なかった模様……
でも、ポルフィリン環を研究室で合成するための途中の物質までは作りました。
そこから派生して、別のものを作ってたんですけど……
なので、比較的なじみ深い物質です。
これは、構造を変えることで色を変えることができます。
共役の話を以前したと思うんですけど、
色々なものを側鎖に結合させて、新しい構造のポルフィリンを作って色を作る……
という研究内容に惹かれて研究室を選びました。
なお、メンタルを壊した模様。
先輩がきれいな色の入ったフラスコを持ってたから「綺麗ですね」って言ったら「失敗したんだよ……」って言われたの忘れられない。
こういう、生物が持ってる複雑な分子を合成する研究って、全合成と呼ばれて、一部は有機化学の花形的な立ち位置らしいですね。
あんまりその辺のことは詳しくないけど(私はもうメソッドが確立されてるのを再現するだけ)、
新しい反応経路を試したり、立体化学を上手くコントロールして、
有名どころだとふぐ毒テトロドトキシンに合成が有名かな?
そういうのを、小さい分子(手に入りやすい)から合成するのが、有機化学の花形らしいです。
夢あるよね。全合成。
全合成の分野でも、完全によりたくさん得たい場合と、
自分の開発した反応経路を試したい全合成と、
色々あるらしです。
研究者って感じがして好きです。
そのためには、いろんな反応系を知らなきゃいけない。
本当反応経路を開発してくださる方々には頭が上がらないです……
どっちが偉いとかではないけどね。
さてMgの話に戻りまして。
Mgは合金などで広く用途があります。やはりこれも軽量合金なんだとか。
今回のアドベントカレンダーで扱う元素は軽い元素が多いので、
合金系の利用は軽量合金が多いですね。
あと、鉄鋼生産では、硫黄を取り除くために融解金属に添加されるんだとか。
身バレ覚悟で言うんですけど、
実は日本鉄鋼協会さんの方で絵のお仕事をさせてもらったことがあります。
教授がそこに所属していて、会報にのせる絵を描いてほしいと頼まれて……
今すぐその会報出てこないんですので、
もしかしたら本名載ってるかもしれんですが、
授業中に落書きしてたら「ちょっと絵を描いてくれない?」と頼まれて挿絵を何枚か描かせていただいたことがあります。
今の会報には多分載ってないですが、多分10年くらい前の会報にはredの絵が載ってる回があるはずです。
これのせいで「私もう二度とスカイツリー書かんわ」って言った記憶あります。
こういう縁というか、そういうのがあるので、
授業中に落書きするなに強く言えない自分がいます。
教授には絵描いてるのもろばれやでとは言っておきます。
まあ、私は提出レポートにも絵を描いてたんですけど……(おいお前)
実験ノートに落書きして提出した。
でもこれが絵でお金とかお礼を貰った初めての経験なので、
一番記憶に残っているお仕事として記憶に残っています。
……絵のお仕事お待ちしております(宣伝)
ちなみに、鉄橋とか工場とか、そういうのも描いてました。
大学卒業してからは書いてないけど……
絵描きでちょっとお小遣いを稼ぎたいって人は、やっぱり人に一杯絵を見せることが大事なのかなと思います。
授業中の落書きはどうなん?と思うけど……
でもそれが営業につながることもあるんやでっていう……
絵を誰かに習ったわけではないので、私自身(当時は比較的かけてたけど)今は……
それでも絵のお仕事につながったので、
意外と何も無駄にはなりません。
あ、あと教授とのコネも割と大事だよ!
なかよくしような!
……
というわけで今日はこの辺で。
途中から絵のお仕事の話になりましたが、
本当大学時代この経験が糧になった部分はあります。
今でも絵を描けてるのは、当時の件もあるかも。
というわけで、明日はアルミニウムのお話です。
こんにちは~今日はナトリウムの話していくよ~
英語名はソーダsodanumから命名。これはおおもとをたどればアラビア語に由来するそうですね。
日本語名のナトリウムは、ドイツ語のNatriumによります。これは、ラテン語の天然炭酸ナトリウムnatronによります。
そういえば、アラビア語と言えば、香料化学について調べてる時に知ったんですけど、結構由来になってる日常でよく見る物質の名前が多いとかなんとか……
ちょっとうろ覚えで申し訳ないんですけど……
その中の一つでソーダを見た気がします。
うろ覚えです。
最も身近な用途はやっぱりみなさんご存じNaCl。食塩ですね。
人体の必要不可欠な無機質です。
これが原因かはわかりませんが、私たちの胃酸って塩酸らしいですね。
そういえば、よく皆さんダイオキシンの発生にポリ塩化ビニルとかを目の敵にするじゃないですか。
確か、アレの最も多い発生源は、皆さんの食べ物とかのゴミによる食塩だったはずです。
これを予防するために、燃えるごみの処理施設では結構いろんな対策がなされています。
発生しないようにするためには、燃焼温度を上げる必要があります。
どういうことか。
皆さんプラは分別!って言ってますよね。
プラって石油からできてるんで、燃焼温度を上げる燃料になるんですよ。
つまり、分別したプラの一部は、再利用されずに燃やされてます。
これ初めて聞いたときびっくりした。
化学工学の授業で唯一覚えてる内容です。
あ、でもペットボトル……というかPET(ポリエチレンテレフタラート)だけは分別しっかりしてください。
これは、燃焼温度を上げるのに役立たないので、意味がないんだそうです。
さて。
Naの話。
他にも有名なのだと皆さん一度は触ったことあるんじゃないでしょうか、NaOH。
水酸化ナトリウムです。滴定という操作の標準溶液としてよく用いられます。
中和の実験では必ずと言っていいほど出てきますね。
強塩基です。
ただ、NaOHは潮解性といって、空気中の水分をどんどんすいこんで溶けてしまいます。
なので、正確な濃度を調べるために、一段階必要です。
それでもよく使われます。
私はこの実験で、NaOH水溶液を作り直しになった(本当メスフラスコの線ぎりぎりまで水入れるの難しくって……)
苛性ソーダとも呼ばれることがありますね。
この呼び方で出てくることがたまにある……というか、私が初めてこの名前を知ったのは、
石鹸づくりです。
石鹸は、脂肪酸とNaOHの中和によって生まれます。
アルキルベンゼンスルホン酸Na!!!!!!!!!!!!!!!!!!
……私の中で強そうな洗剤の名前を叫びました。
石鹸についてなんですけど、脂肪酸って疎水性の長い部分と、片方の末端が親水性になってる……
みたいな構造だったと思うんですよ。
これが水中で、汚れ(疎水性)を包み込み、親水性の部分で水の中に溶かしていく……
みたいな感じだったと思います。
この時、たくさんの脂肪酸が汚れの部分を取り囲み、球状になったりします。
これをミセルといいます。
そういえば、私たちの体の細胞壁もミセルじゃなかったでしたっけ?
うろ覚えなんですけど、二重にこう……ミセル……というか、脂質二重膜という形式でできてるのが、私たちの細胞膜だったと思います。
なので、人体の皮膚って親油性なんですよ。って話。
親水性だったら、シャワー浴びたら溶けてしまうとか聞いたことある。
Naは地殻中には2.3%存在。比較的多く存在する元素です。
昨日も話したんですけど、ナトリウムランプの話。
自動車用トンネルなどで昔はよく見られたオレンジ色の明かり。
あれはNaとHgが封入されています。
波長は589nm。
電力が少なくて済むメリットがあります。
昨日も言ったとおり、色の判別ができなくなるのがデメリット。
波長と色の関係性が解らないみなさんへ。
Ryu☆さんの曲を聞け。
Ryu☆さんは405nm、532nm、800nmという曲を作ってます。
これを見れば、おおよそどの辺の色かな~っていうのを覚えられます。
405nmは可視光ぎりぎりの紫の光
532nmは緑色の光
800nmは可視光から外れた近赤外。
曲とともに、波長の色を覚えられます。
おすすめ。私はこれで色の波長をざっくり覚えてる。
個人的には405nmがかっこよくて好きです。
Naも炎色反応を示す物質ですが、色は黄色です。
ガスコンロで味噌汁が吹きこぼれたとき、ガスコンロの火の色がかわるので、
それでみたことのあるひともいるんじゃないでしょうか?
私は家がIHなので……見たことほとんどないんですけど……
……
さて、今日はこんなところでしょうか。
ソーダについてはもうちょっと来年語源関係で調べときます……
来年もアドベントカレンダー、この25個でやるんか?は別として……
(26~50でもいいなと思ってる)
それでは明日はMg。マグネシウムです。
英語名はソーダsodanumから命名。これはおおもとをたどればアラビア語に由来するそうですね。
日本語名のナトリウムは、ドイツ語のNatriumによります。これは、ラテン語の天然炭酸ナトリウムnatronによります。
そういえば、アラビア語と言えば、香料化学について調べてる時に知ったんですけど、結構由来になってる日常でよく見る物質の名前が多いとかなんとか……
ちょっとうろ覚えで申し訳ないんですけど……
その中の一つでソーダを見た気がします。
うろ覚えです。
最も身近な用途はやっぱりみなさんご存じNaCl。食塩ですね。
人体の必要不可欠な無機質です。
これが原因かはわかりませんが、私たちの胃酸って塩酸らしいですね。
そういえば、よく皆さんダイオキシンの発生にポリ塩化ビニルとかを目の敵にするじゃないですか。
確か、アレの最も多い発生源は、皆さんの食べ物とかのゴミによる食塩だったはずです。
これを予防するために、燃えるごみの処理施設では結構いろんな対策がなされています。
発生しないようにするためには、燃焼温度を上げる必要があります。
どういうことか。
皆さんプラは分別!って言ってますよね。
プラって石油からできてるんで、燃焼温度を上げる燃料になるんですよ。
つまり、分別したプラの一部は、再利用されずに燃やされてます。
これ初めて聞いたときびっくりした。
化学工学の授業で唯一覚えてる内容です。
あ、でもペットボトル……というかPET(ポリエチレンテレフタラート)だけは分別しっかりしてください。
これは、燃焼温度を上げるのに役立たないので、意味がないんだそうです。
さて。
Naの話。
他にも有名なのだと皆さん一度は触ったことあるんじゃないでしょうか、NaOH。
水酸化ナトリウムです。滴定という操作の標準溶液としてよく用いられます。
中和の実験では必ずと言っていいほど出てきますね。
強塩基です。
ただ、NaOHは潮解性といって、空気中の水分をどんどんすいこんで溶けてしまいます。
なので、正確な濃度を調べるために、一段階必要です。
それでもよく使われます。
私はこの実験で、NaOH水溶液を作り直しになった(本当メスフラスコの線ぎりぎりまで水入れるの難しくって……)
苛性ソーダとも呼ばれることがありますね。
この呼び方で出てくることがたまにある……というか、私が初めてこの名前を知ったのは、
石鹸づくりです。
石鹸は、脂肪酸とNaOHの中和によって生まれます。
アルキルベンゼンスルホン酸Na!!!!!!!!!!!!!!!!!!
……私の中で強そうな洗剤の名前を叫びました。
石鹸についてなんですけど、脂肪酸って疎水性の長い部分と、片方の末端が親水性になってる……
みたいな構造だったと思うんですよ。
これが水中で、汚れ(疎水性)を包み込み、親水性の部分で水の中に溶かしていく……
みたいな感じだったと思います。
この時、たくさんの脂肪酸が汚れの部分を取り囲み、球状になったりします。
これをミセルといいます。
そういえば、私たちの体の細胞壁もミセルじゃなかったでしたっけ?
うろ覚えなんですけど、二重にこう……ミセル……というか、脂質二重膜という形式でできてるのが、私たちの細胞膜だったと思います。
なので、人体の皮膚って親油性なんですよ。って話。
親水性だったら、シャワー浴びたら溶けてしまうとか聞いたことある。
Naは地殻中には2.3%存在。比較的多く存在する元素です。
昨日も話したんですけど、ナトリウムランプの話。
自動車用トンネルなどで昔はよく見られたオレンジ色の明かり。
あれはNaとHgが封入されています。
波長は589nm。
電力が少なくて済むメリットがあります。
昨日も言ったとおり、色の判別ができなくなるのがデメリット。
波長と色の関係性が解らないみなさんへ。
Ryu☆さんの曲を聞け。
Ryu☆さんは405nm、532nm、800nmという曲を作ってます。
これを見れば、おおよそどの辺の色かな~っていうのを覚えられます。
405nmは可視光ぎりぎりの紫の光
532nmは緑色の光
800nmは可視光から外れた近赤外。
曲とともに、波長の色を覚えられます。
おすすめ。私はこれで色の波長をざっくり覚えてる。
個人的には405nmがかっこよくて好きです。
Naも炎色反応を示す物質ですが、色は黄色です。
ガスコンロで味噌汁が吹きこぼれたとき、ガスコンロの火の色がかわるので、
それでみたことのあるひともいるんじゃないでしょうか?
私は家がIHなので……見たことほとんどないんですけど……
……
さて、今日はこんなところでしょうか。
ソーダについてはもうちょっと来年語源関係で調べときます……
来年もアドベントカレンダー、この25個でやるんか?は別として……
(26~50でもいいなと思ってる)
それでは明日はMg。マグネシウムです。
ネオンだネオンだネオンだネオンのターンだ
俺がネオンだ
というわけで、redの推し元素Neのターンです。
俺がネオンだ
名前の由来は新しいを意味するギリシャ語の「neos」より。
この文字をさらに由来調べていくと、印欧祖語の「nu」に至ります。
これは英語でのnowの由来にもなった言葉ですね。
neosには「若い」という意味もあったりします。これは、言葉の意味として存在するだけで、新しいを意味する単語としてneosが用いられてネオンになったという認識で大丈夫です。
ちなみにXeまでの希ガスの名前の由来が全部ギリシャ語由来なのは、(Heは別の人命名だけど)ラムゼーさんの趣味という説も……
ネオンに関しては、ラムゼーさんの息子(13)がノーヴムと名付けよう(これもラテン語で新しいの意)と提案しましたが、ラムゼーさんは「いや、ネオンがいい」と言いました。
ラムゼーさんとはいい酒が飲めそうだぜ……(redはネオンという名前の響きの良さから周期表に沼っています)
redですが、もともと物理系好きだったのが、ネオンのせいで化学沼に落ち、大学院まで行った馬鹿なので、本当ネオンという名前を付けてくれてありがとうラムゼーさん。
愛してる。ラムゼーさんを拝む。
トラヴァースさんのことも拝んであげて……
Neに関して。
ArとHeをみつけたラムゼーさんは、原子量的にその間に元素が入るはず!
と考えて、発見されたのがKrです。
なので、NeよりもKrの方が発見は早いのです。
当時、少し前にメンデレーエフさんによって今につながる周期表が提唱されて、新しい族(希ガス)を作るときは絶対ワクワクしたと思う(予想)。
Kr発見後、Arよりも早く揮発する成分にあるんじゃないか?と考えて固化と蒸発を繰り返し、Neを得ました。
スペクトルを始めて調べたとき、その赤色は今まで希ガスで見たことのない色だったと思う。
(ほかの希ガスは全然違う色してるので)
当時、液体Arを何Lとか用意して実験したんじゃなかったかな。
これも、液体空気を作る新しい技術が生まれたおかげです。
さて、ネオン。
希ガスとしては、Arに次いで大気中に多い成分です。
具体的には、大気中の成分としてはCO2に次いで5番目に多いのがネオンです。
ネオンを入れた風船は、ゆっくりと空に昇っていくのだそうです。
空気より軽い、数少ない成分です。
さて、空気より軽いと言いましたが、空気より軽いと何が起きるか。
Heをご覧ください。吸うと声が高くなります。
これは、(まあほかの要因もちょっとあるんだけど)He中を通る音の速さが早くなるためです。
そのため、音の振動数が上がります。
Neも空気より軽い成分ではありますが、これはあんまり起きないそうです。残念。
ネオンの用途としては、光らせる用途が主です。
ネオン管と呼ばれるものの存在を皆様知っている通りですが、
赤色のネオン管で、ちゃんと管になっているものは、中にネオンが入っている可能性が高いです!(場合によっては蛍光灯に赤色フィルムの可能性も捨てきれないですが)
最近はLEDにとってかわられてます。
Arの時にも多分語るんですけど、蛍光灯2027年問題というのがあっての……
蛍光灯の製造がされなくなるんじゃ……
蛍光灯には水銀が含まれるので……
そしてネオン管も、ネオンの名ですが中にほかのガスが入ってる場合(色が赤じゃない)は水銀が入っている場合があるので……
ネオン管と蛍光灯って原理が一緒なので……
ネオンを光らせる以外の用途だと、高エネルギー物理の分野で、高エネルギー粒子が飛んでる軌跡を光らせてみるためにも使われてるそうです。
霧箱みたいだね!!
霧箱とは、放射線を可視化する装置です。
霧の素が充満した箱の中を放射線が入ると、霧ができてその軌跡を見ることができます。
科博にでっかい霧箱あってテンション上がった。
結局光らせる用途だって?そうかも。
他には、Heより温度は高いものの、液体窒素より温度の低い極低温冷媒として使われるそうです。
あんまり出番はないです。
やはり光。光は強い。
ネオンと似ている光としては、ナトリウムランプなんか有名でしょうか?
一昔前は、トンネルの電気はほぼナトリウムランプでした。
オレンジ色の光で、単色光。
ネオンとの違いはその光の波長で、ナトリウムランプの下ではすべてオレンジで色を無くします。
単色光っていうのは、その波長の光しかないので、オレンジ以外何色も見えなくなってしまうんですよね。
最近はそれも減ってきてます。
最近でもナトリウムランプが見れるのは、深夜の高速道路とかでしょうか?
ネオンランプ、20年くらいは持つそうなので、もう多分あと20年したらみれなくなるんかな……と思うとちょっと寂しいです。
そうそう。
neonは英語ではニーアンと発音します。
ドイツ語ではネーオンになります。
ドイツ語でneon lichtになります。ネーオン リヒトと発音します。
このブログの最初期を知ってる方は、私が(このリヒトを語源に持つ)キャラを好きになっていたのを知っているはずだ……
私が最初に覚えたドイツ語です。というかドイツ語これしか知らん。
テンションあがったよね。ドイツ語辞書引いたとき。
リヒト君ありがとう。
君とネオンで私はつながっている(?)
ネオンの不思議な性質としては、気体と液体の体積比率が大きいということです。つまり、液体Neを気体にするとめっちゃ膨張するという話。
通常の気体はおおよそ500~800倍ですが、Neは約1400倍!
すごい!
これを利用して、なかなか行けない場所……宇宙や深海などの人工空気をつくるのに役立っています。
さて、化学的に希ガスは不活性ですが、Neだけが唯一化合物を報告されてない元素です。そのはず。
一応ArとHeは(むりやり結合と言えど)化合物作ると報告されています。
なので、周期表で唯一孤独の元素とも呼べます。
もしかしたら、未来に何かと無理矢理結合させられてるかもしれませんが、現在は。
……
ネオン、ありがとう。
君のおかげで俺はここまでこれたよ。
ネオンについては、調べても本当に情報が出ないので(希ガスみんなそう)、
今日はこの辺で。
当社比結構語った……と思う。
明日はナトリウムについてお話しようと思います。
俺がネオンだ
というわけで、redの推し元素Neのターンです。
俺がネオンだ
名前の由来は新しいを意味するギリシャ語の「neos」より。
この文字をさらに由来調べていくと、印欧祖語の「nu」に至ります。
これは英語でのnowの由来にもなった言葉ですね。
neosには「若い」という意味もあったりします。これは、言葉の意味として存在するだけで、新しいを意味する単語としてneosが用いられてネオンになったという認識で大丈夫です。
ちなみにXeまでの希ガスの名前の由来が全部ギリシャ語由来なのは、(Heは別の人命名だけど)ラムゼーさんの趣味という説も……
ネオンに関しては、ラムゼーさんの息子(13)がノーヴムと名付けよう(これもラテン語で新しいの意)と提案しましたが、ラムゼーさんは「いや、ネオンがいい」と言いました。
ラムゼーさんとはいい酒が飲めそうだぜ……(redはネオンという名前の響きの良さから周期表に沼っています)
redですが、もともと物理系好きだったのが、ネオンのせいで化学沼に落ち、大学院まで行った馬鹿なので、本当ネオンという名前を付けてくれてありがとうラムゼーさん。
愛してる。ラムゼーさんを拝む。
トラヴァースさんのことも拝んであげて……
Neに関して。
ArとHeをみつけたラムゼーさんは、原子量的にその間に元素が入るはず!
と考えて、発見されたのがKrです。
なので、NeよりもKrの方が発見は早いのです。
当時、少し前にメンデレーエフさんによって今につながる周期表が提唱されて、新しい族(希ガス)を作るときは絶対ワクワクしたと思う(予想)。
Kr発見後、Arよりも早く揮発する成分にあるんじゃないか?と考えて固化と蒸発を繰り返し、Neを得ました。
スペクトルを始めて調べたとき、その赤色は今まで希ガスで見たことのない色だったと思う。
(ほかの希ガスは全然違う色してるので)
当時、液体Arを何Lとか用意して実験したんじゃなかったかな。
これも、液体空気を作る新しい技術が生まれたおかげです。
さて、ネオン。
希ガスとしては、Arに次いで大気中に多い成分です。
具体的には、大気中の成分としてはCO2に次いで5番目に多いのがネオンです。
ネオンを入れた風船は、ゆっくりと空に昇っていくのだそうです。
空気より軽い、数少ない成分です。
さて、空気より軽いと言いましたが、空気より軽いと何が起きるか。
Heをご覧ください。吸うと声が高くなります。
これは、(まあほかの要因もちょっとあるんだけど)He中を通る音の速さが早くなるためです。
そのため、音の振動数が上がります。
Neも空気より軽い成分ではありますが、これはあんまり起きないそうです。残念。
ネオンの用途としては、光らせる用途が主です。
ネオン管と呼ばれるものの存在を皆様知っている通りですが、
赤色のネオン管で、ちゃんと管になっているものは、中にネオンが入っている可能性が高いです!(場合によっては蛍光灯に赤色フィルムの可能性も捨てきれないですが)
最近はLEDにとってかわられてます。
Arの時にも多分語るんですけど、蛍光灯2027年問題というのがあっての……
蛍光灯の製造がされなくなるんじゃ……
蛍光灯には水銀が含まれるので……
そしてネオン管も、ネオンの名ですが中にほかのガスが入ってる場合(色が赤じゃない)は水銀が入っている場合があるので……
ネオン管と蛍光灯って原理が一緒なので……
ネオンを光らせる以外の用途だと、高エネルギー物理の分野で、高エネルギー粒子が飛んでる軌跡を光らせてみるためにも使われてるそうです。
霧箱みたいだね!!
霧箱とは、放射線を可視化する装置です。
霧の素が充満した箱の中を放射線が入ると、霧ができてその軌跡を見ることができます。
科博にでっかい霧箱あってテンション上がった。
結局光らせる用途だって?そうかも。
他には、Heより温度は高いものの、液体窒素より温度の低い極低温冷媒として使われるそうです。
あんまり出番はないです。
やはり光。光は強い。
ネオンと似ている光としては、ナトリウムランプなんか有名でしょうか?
一昔前は、トンネルの電気はほぼナトリウムランプでした。
オレンジ色の光で、単色光。
ネオンとの違いはその光の波長で、ナトリウムランプの下ではすべてオレンジで色を無くします。
単色光っていうのは、その波長の光しかないので、オレンジ以外何色も見えなくなってしまうんですよね。
最近はそれも減ってきてます。
最近でもナトリウムランプが見れるのは、深夜の高速道路とかでしょうか?
ネオンランプ、20年くらいは持つそうなので、もう多分あと20年したらみれなくなるんかな……と思うとちょっと寂しいです。
そうそう。
neonは英語ではニーアンと発音します。
ドイツ語ではネーオンになります。
ドイツ語でneon lichtになります。ネーオン リヒトと発音します。
このブログの最初期を知ってる方は、私が(このリヒトを語源に持つ)キャラを好きになっていたのを知っているはずだ……
私が最初に覚えたドイツ語です。というかドイツ語これしか知らん。
テンションあがったよね。ドイツ語辞書引いたとき。
リヒト君ありがとう。
君とネオンで私はつながっている(?)
ネオンの不思議な性質としては、気体と液体の体積比率が大きいということです。つまり、液体Neを気体にするとめっちゃ膨張するという話。
通常の気体はおおよそ500~800倍ですが、Neは約1400倍!
すごい!
これを利用して、なかなか行けない場所……宇宙や深海などの人工空気をつくるのに役立っています。
さて、化学的に希ガスは不活性ですが、Neだけが唯一化合物を報告されてない元素です。そのはず。
一応ArとHeは(むりやり結合と言えど)化合物作ると報告されています。
なので、周期表で唯一孤独の元素とも呼べます。
もしかしたら、未来に何かと無理矢理結合させられてるかもしれませんが、現在は。
……
ネオン、ありがとう。
君のおかげで俺はここまでこれたよ。
ネオンについては、調べても本当に情報が出ないので(希ガスみんなそう)、
今日はこの辺で。
当社比結構語った……と思う。
明日はナトリウムについてお話しようと思います。
フッ素!!!!
フッ素の日ですよ!!!!!!!!
というわけで、フッ素のお話。
名前の由来は、実際は蛍石のフローライトから。でも、そのもっと語源に迫ると、ラテン語で流れるを意味するfluoreから来ています。
流れる?と思うと思いますが、これは、フッ素化合物を使うと治金の時になんか金属の流動性がよくなるとかなんとかなんかそんな感じ。
ちょっと、詳しい文献なくてすいません。また、命名も諸説あるのだそうです。
フッ素の単離は非常に困難を極め、多くの化学者が中毒を起こしたり、中には亡くなった者もいます。
そんな中、単離に成功したのは1886年のこと……だったかな。
モアッサンという化学者が、フッ素の単体を得ました。
ちなみに、この翌年に閃ウラン鉱を希硫酸で加熱すると不活性なガス→のちのHeが出ることが発見されています。
ちょうど、希ガスの歴史の時期なんですね。
あの時期はたくさんの元素が見つかってるからの……
フッ素と同い年には、GeにDyが発見されています。
幼馴染だね……!!!!
さて、フッ素はハロゲン族の一人です。
反応性が高く、天然で元素単体で産出することはありません。
自然界では、フッ素は蛍石、フルオロアパタイト、氷晶石などとして産出します。
氷晶石、綺麗な名前ですよね。これは、Alの製造の時に出てきます。
Alの製造の際、アルミナという物質を使うのですが、まあこれの融点の高いこと。
そこにこの氷晶石を加えると、凝固点降下が起きて融点がぐっと下がるのだとか。
これは高校化学でも融解塩電解のところで出てくるお話ですね。
皆様の一円玉も、こうやってできています。
そういえば、今はどうかはわかりませんけど、1円玉を作るのにかかるコストは1円当たり2円だぜ!!って話ありましたよね。
さてそんな単離の難しいフッ素君、HFの電気分解法で得られています。
元々フッ素は、それほど単体での利用方法がなかったです。
ですがウランを濃縮する際、UF6を使うことが必要なので、そこで需要が高まりました。
ちょっと苦い歴史ですね。
最近では、テフロン樹脂なんかが化学的に非常に安定なため、利用されてますね。
いわゆるフッ素加工フライパンのこと。
いろんなものがくっつきにくくなるアレです。
そういえば以前、元素標本をアマゾンで探していたところ、
フッ素がありまして……
はえ!?って思ったら、テフロン樹脂をフッ素として売ってました。そらそうや。
元素標本、アマゾンで調べると楽しいですよ。
いろんな元素意外と売ってます。
そこで私は希ガス(合法)5人と、ネオジム、プラセオジムを得ました。
嬉しいです。
ちなみに、このネオジムはよく磁石ででてくるネオジム磁石のネオジムです。
プラセオジムは、「にら色の双子」(ジムが双子という意味)で、ネオジムとは双子というか、
もともと分離が困難な一つの元素だと思われてました(当時の名前はジジムだったか?)。
にら色なのは、化合物がにら色を示すからです。
ネオジムのネオは、ネオンの名前の由来と同じところから、新しい双子という意味でネオジム。
だから私ネオジムのこと結構好き。
さて。
フッ素の単体を得るのが非常に困難なのはわかると思いますが、
モアッサンさん、ノーベル賞もらってます。化学賞ですね。
1900年初頭のノーベル賞って、結構見覚えのある化学者が名を連ねてたりします。
フィッシャー投影式のフィッシャーさんとか……アレニウスさん、ファントホッフさん、キュリー夫人もそうですが、ラザフォードさんとか……
ハーバーボッシュ法もノーベル賞とったのは先日も話した通りですが。
高校化学をやってるだけでも見覚えのある名前の人、大学で化学をやってるとみる人……
やはり激動の時代だけあって、今では当たり前に使われてる技術の化学者が名前を連ねてます。
ラザフォードさんは、元素の名前の由来にまでなってしまいましたね。
キュリー夫人もそうですが。
ラザフォードさんの研究で有名なのは、金箔にα線(He原子核)をぶつける研究でしょうか。
それによって、原子核でα線が散乱するんですけど、ほとんどは素通りすることで、
原子核は非常に小さいという結論を出したとかだったと思います。
ラザフォードさんのノーベル賞の研究は、元素の崩壊と放射性元素の化学についての研究だったはずです。
フッ素の発見はメンデレーエフの周期表の発表から20年程度しか経ってないわけですが、
メンデレーエフさんの論文の邦訳を読みたい方は日本化学会編の「化学の原典8 元素の周期律」へどうぞ(絶版本をおすすめするな)
4月頃に古書販売サイトとか、アマゾンで中古を探すと見つかります。
ちなみにこのシリーズの9は希ガスに関する本です。
希ガスに関する専門書でほぼ唯一と言っていい本です(涙声)
この本シリーズ、私大学院の図書館で見つけて知ったんですけど、
今ではもう常識になってしまった化学のあれこれに関して邦訳の論文と解説を乗せてる本になります。
もし、今大学に所属していて図書館にあるよーってなったら、ぜひ読んでみてください。
……
最後はお勧めの本の話になってしまいましたね。
フッ素についてのカンペがなくなったので、今日はこの辺で。
明日はネオンだあああああああああああああああああああああああああああ!!!!!!!!!!!!!!!!推し元素!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
思いっきり語るつもりでいるけどあんまりネタはないよ!!!!!!!!!!!!!!!!!!
泣いてます。
フッ素の日ですよ!!!!!!!!
というわけで、フッ素のお話。
名前の由来は、実際は蛍石のフローライトから。でも、そのもっと語源に迫ると、ラテン語で流れるを意味するfluoreから来ています。
流れる?と思うと思いますが、これは、フッ素化合物を使うと治金の時になんか金属の流動性がよくなるとかなんとかなんかそんな感じ。
ちょっと、詳しい文献なくてすいません。また、命名も諸説あるのだそうです。
フッ素の単離は非常に困難を極め、多くの化学者が中毒を起こしたり、中には亡くなった者もいます。
そんな中、単離に成功したのは1886年のこと……だったかな。
モアッサンという化学者が、フッ素の単体を得ました。
ちなみに、この翌年に閃ウラン鉱を希硫酸で加熱すると不活性なガス→のちのHeが出ることが発見されています。
ちょうど、希ガスの歴史の時期なんですね。
あの時期はたくさんの元素が見つかってるからの……
フッ素と同い年には、GeにDyが発見されています。
幼馴染だね……!!!!
さて、フッ素はハロゲン族の一人です。
反応性が高く、天然で元素単体で産出することはありません。
自然界では、フッ素は蛍石、フルオロアパタイト、氷晶石などとして産出します。
氷晶石、綺麗な名前ですよね。これは、Alの製造の時に出てきます。
Alの製造の際、アルミナという物質を使うのですが、まあこれの融点の高いこと。
そこにこの氷晶石を加えると、凝固点降下が起きて融点がぐっと下がるのだとか。
これは高校化学でも融解塩電解のところで出てくるお話ですね。
皆様の一円玉も、こうやってできています。
そういえば、今はどうかはわかりませんけど、1円玉を作るのにかかるコストは1円当たり2円だぜ!!って話ありましたよね。
さてそんな単離の難しいフッ素君、HFの電気分解法で得られています。
元々フッ素は、それほど単体での利用方法がなかったです。
ですがウランを濃縮する際、UF6を使うことが必要なので、そこで需要が高まりました。
ちょっと苦い歴史ですね。
最近では、テフロン樹脂なんかが化学的に非常に安定なため、利用されてますね。
いわゆるフッ素加工フライパンのこと。
いろんなものがくっつきにくくなるアレです。
そういえば以前、元素標本をアマゾンで探していたところ、
フッ素がありまして……
はえ!?って思ったら、テフロン樹脂をフッ素として売ってました。そらそうや。
元素標本、アマゾンで調べると楽しいですよ。
いろんな元素意外と売ってます。
そこで私は希ガス(合法)5人と、ネオジム、プラセオジムを得ました。
嬉しいです。
ちなみに、このネオジムはよく磁石ででてくるネオジム磁石のネオジムです。
プラセオジムは、「にら色の双子」(ジムが双子という意味)で、ネオジムとは双子というか、
もともと分離が困難な一つの元素だと思われてました(当時の名前はジジムだったか?)。
にら色なのは、化合物がにら色を示すからです。
ネオジムのネオは、ネオンの名前の由来と同じところから、新しい双子という意味でネオジム。
だから私ネオジムのこと結構好き。
さて。
フッ素の単体を得るのが非常に困難なのはわかると思いますが、
モアッサンさん、ノーベル賞もらってます。化学賞ですね。
1900年初頭のノーベル賞って、結構見覚えのある化学者が名を連ねてたりします。
フィッシャー投影式のフィッシャーさんとか……アレニウスさん、ファントホッフさん、キュリー夫人もそうですが、ラザフォードさんとか……
ハーバーボッシュ法もノーベル賞とったのは先日も話した通りですが。
高校化学をやってるだけでも見覚えのある名前の人、大学で化学をやってるとみる人……
やはり激動の時代だけあって、今では当たり前に使われてる技術の化学者が名前を連ねてます。
ラザフォードさんは、元素の名前の由来にまでなってしまいましたね。
キュリー夫人もそうですが。
ラザフォードさんの研究で有名なのは、金箔にα線(He原子核)をぶつける研究でしょうか。
それによって、原子核でα線が散乱するんですけど、ほとんどは素通りすることで、
原子核は非常に小さいという結論を出したとかだったと思います。
ラザフォードさんのノーベル賞の研究は、元素の崩壊と放射性元素の化学についての研究だったはずです。
フッ素の発見はメンデレーエフの周期表の発表から20年程度しか経ってないわけですが、
メンデレーエフさんの論文の邦訳を読みたい方は日本化学会編の「化学の原典8 元素の周期律」へどうぞ(絶版本をおすすめするな)
4月頃に古書販売サイトとか、アマゾンで中古を探すと見つかります。
ちなみにこのシリーズの9は希ガスに関する本です。
希ガスに関する専門書でほぼ唯一と言っていい本です(涙声)
この本シリーズ、私大学院の図書館で見つけて知ったんですけど、
今ではもう常識になってしまった化学のあれこれに関して邦訳の論文と解説を乗せてる本になります。
もし、今大学に所属していて図書館にあるよーってなったら、ぜひ読んでみてください。
……
最後はお勧めの本の話になってしまいましたね。
フッ素についてのカンペがなくなったので、今日はこの辺で。
明日はネオンだあああああああああああああああああああああああああああ!!!!!!!!!!!!!!!!推し元素!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
思いっきり語るつもりでいるけどあんまりネタはないよ!!!!!!!!!!!!!!!!!!
泣いてます。
さ~て今日は酸素についてしゃべっていくよ。
名前の由来は酸を意味するoxysと、形成するを意味するgenesより、oxygen。
昔は酸には全部酸素が含まれてると思われてたみたい。
そういえば酸と塩基の定義っていろいろありますよね。
ブレンステッドの定義とかルイスの定義とか。
どれがどれくらい広かったかはもう覚えてない(化学科失格侍)んですけど、ルイス酸は結構広い定義だったのは覚えてる。
この辺、高校化学で今やってる人なら「そうそう酸塩基の定義いろいろあって覚えるのめんd……」ってわかってもらえると思う。
さて、宇宙での存在度は炭素に次いで4位です。
やっぱり、原子番号が偶数の元素で、特に軽いほうが量が多いのは見えますね。
ベリリウムは………
でも地球が生まれたとき、大気中にはO2はほとんど存在しませんでした。
地殻中にはたくさんいましたし、多分CO2はたくさんいた。
ある時、生物の進化により植物が発生、CO2濃度は急激に減り、酸素濃度が上がりました。
これにより、生物の大量絶滅が起き、今の地球の大気成分へと変わっていきます。
そういえば、地殻中の存在度は酸素が1位でほぼ半分を占めています。
鉱石成分でも酸素を含んだものがかなり多いです。(CaF2とかはちがうけどね。これは蛍石です)
SiO2(石英)の形が特に多いのかな?
ケイ素の割合も地殻中では2番目に多い元素だったはずです。
大学受験を控えてるみんな!
地殻中の元素の割合の問題で、たまに「最も多い金属元素は何?」って聞かれることがあるぞ!
その時は迷わずAlって答えるんだぞ……お姉さんとの約束だ……
最も多い元素では酸素ですが、金属元素では一番多いのはアルミニウムです。
さて、O2は空気を液化し、分別蒸留して窒素や希ガスを取り除いて得られています。
出ましたね空気の液化。
液体および固体の酸素は、薄い青色をしています。
私見たはずなんですよね……液体酸素。
確かに青かった。うっすら。
その記憶だけはあるんだけど、何で見たかおぼえてない……大学なのかな?
さて、傷口の消毒に過酸化水素水が使われることがあります……ありました?
最近はというか私の時代でもあんまり見た記憶がないです。
これは、傷口でカタラーゼという成分が触媒になって酸素を発生させるため、酸素が発生して泡立ちます。
実際は、消毒としてより洗浄としての意味合いが強いらしいです。
さて、酸素の同素体オゾン。
我々を守っているのは、オゾン層というのはよくご存じのことで……
242nm以下の紫外線によって酸素からオゾンが発生します。
しかし、240~320nmの紫外線で、オゾンはO2とOに解離します。
これにより、オゾンの濃度は一定に保たれます。
オゾンと言えば、昔のテレビ、裏に回って匂いを嗅ぐと独特な匂いがしました。
これも、実はオゾンでした。
この昔のテレビ、ブラウン管テレビのことなんですけど、私が生きてた時代ではまだブラウン管でしたので、覚えがあります。
もうどんな匂いかは覚えてないんですけど……
さて、酸素といえば、以前聞いた話だとラジカルということで……
酸素分子の電子をこう……書いてみたことあるんですよ。
ラジカルって言うと、とにかく反応性が高くてすぐ他と反応するイメージあったので。
あ、ちなみにラジカルについて知らない人に向けて説明すると、
塩素なんかは紫外線によってCl2→2CL・って、電子を1個だけ持った軌道を持つ原子だったり、ほかの分子でも電子を1個だけ持った軌道を持つ分子が生まれたりと
そういう現象が起きるんですね。
これがオゾン層破壊の原因の一端でもあるんですが……
話を戻しまして、酸素ってラジカルなの!?ってなって描いてみたら、確かに一番高い電子が入っている軌道は、電子が1個しか入ってない軌道が2個ある、ビラジカルという形式になってる。
多分、皆さんにとって最も身近なラジカルだと思います。
ラジカルといえば、思い出すのは高分子合成でしょうか。
有機合成でも度々出てくるのですが、生成物の制御が難しいことから、あんまり有機合成では出てこないイメージ(むしろこれを遮断するために、褐色のフラスコとか使うイメージ)
高分子ではラジカル重合という合成法があって、これ結構利用されてた気がします。
特に、みんながよく使うような安価なプラスチックで多いイメージ……これはイメージです。
やっぱりね、高機能な高分子(機能がいい高分子)は別の重合法で、高分子の長さや構造を制御しなきゃいけないという気持ちがあります。
ポリプロピレンなんかは、構造制御しなきゃいけないもっともな例ですね。
主鎖にたいして、腕の向きがバラバラのアタックチックと呼ばれる構造だと固体にならないんじゃなかったかな。
一般的には、アイソタクチックポリプロピレンが利用されているはずです。
他にも、シンジオタクチックポリプロピレンというのもあります。
どっちがどっちだったか覚えてないけど、腕の向きが交互か、同じ向きを向いていることで、結晶性が生まれます。
高分子の結晶性?っておもわれそうですけど、確か高分子は部分的に結晶化していた……はず。
これに関してはあんまり覚えてないや。
話がそれましたね。
ラジカル重合の主な例はポリエチレンとか、ビニル系の高分子です。
結構身近に見たことある!って人、多いんじゃないでしょうか?
私が合成したことあるのは電解重合って高分子の合成なんですけどね……ウッ(突然の過去を思い出す)
これは電気化学的にサイクリックボルタンメトリーというのをして合成する高分子の合成法です。導電性高分子をやってるとおなじみです。
そういえば。
生体内では酸素は重要なのはよくご存じの通りで……
水、アミノ酸、タンパク質、カルボン酸、リン酸などとして含まれており、61%は酸素でできています、最大の成分です。当然。
リン酸?なんで体内にリン酸?って思われそうですが、
人間のエネルギーって、リン酸によって活用されてるんですよ。
現在の人間の代謝は、リン酸……アデノシン3リン酸(ATP)という成分がエネルギーの元になっており、これがATPサイクルです。
ATPサイクルにより、我々は生きています。
これを作るのにブドウ糖を取ったりして生きてるわけですね。
化学史とかだと、酸素の発見あたりから結構爆発的に化学という分野が生まれるイメージ……
これは調べてないので適当言ってます。
この辺の化学史は詳しくないんで……
でも、化学というジャンルが生まれて300年程度しか経ってないはずです。
たしか。メイビー
いろんな元素の定義が生まれては消えてを繰り返した錬金術時代から、化学へと名前が変わっていくのが、こういう時代。
化学ケミストリーという単語は、もともとは錬金術を意味するアルケミストからきてるので、つながってはいるんですけどね。
……
さて、カンペがなくなったので今日はこの辺で。
酸素についてはもっと語れる内容がありそうですが、
カンペがなくなったので(言い訳)
そういうわけで、今日もそこそこ語ってしまったのでこのへんで許してください。
明日はフッ素についてしゃべります。それでは。
名前の由来は酸を意味するoxysと、形成するを意味するgenesより、oxygen。
昔は酸には全部酸素が含まれてると思われてたみたい。
そういえば酸と塩基の定義っていろいろありますよね。
ブレンステッドの定義とかルイスの定義とか。
どれがどれくらい広かったかはもう覚えてない(化学科失格侍)んですけど、ルイス酸は結構広い定義だったのは覚えてる。
この辺、高校化学で今やってる人なら「そうそう酸塩基の定義いろいろあって覚えるのめんd……」ってわかってもらえると思う。
さて、宇宙での存在度は炭素に次いで4位です。
やっぱり、原子番号が偶数の元素で、特に軽いほうが量が多いのは見えますね。
ベリリウムは………
でも地球が生まれたとき、大気中にはO2はほとんど存在しませんでした。
地殻中にはたくさんいましたし、多分CO2はたくさんいた。
ある時、生物の進化により植物が発生、CO2濃度は急激に減り、酸素濃度が上がりました。
これにより、生物の大量絶滅が起き、今の地球の大気成分へと変わっていきます。
そういえば、地殻中の存在度は酸素が1位でほぼ半分を占めています。
鉱石成分でも酸素を含んだものがかなり多いです。(CaF2とかはちがうけどね。これは蛍石です)
SiO2(石英)の形が特に多いのかな?
ケイ素の割合も地殻中では2番目に多い元素だったはずです。
大学受験を控えてるみんな!
地殻中の元素の割合の問題で、たまに「最も多い金属元素は何?」って聞かれることがあるぞ!
その時は迷わずAlって答えるんだぞ……お姉さんとの約束だ……
最も多い元素では酸素ですが、金属元素では一番多いのはアルミニウムです。
さて、O2は空気を液化し、分別蒸留して窒素や希ガスを取り除いて得られています。
出ましたね空気の液化。
液体および固体の酸素は、薄い青色をしています。
私見たはずなんですよね……液体酸素。
確かに青かった。うっすら。
その記憶だけはあるんだけど、何で見たかおぼえてない……大学なのかな?
さて、傷口の消毒に過酸化水素水が使われることがあります……ありました?
最近はというか私の時代でもあんまり見た記憶がないです。
これは、傷口でカタラーゼという成分が触媒になって酸素を発生させるため、酸素が発生して泡立ちます。
実際は、消毒としてより洗浄としての意味合いが強いらしいです。
さて、酸素の同素体オゾン。
我々を守っているのは、オゾン層というのはよくご存じのことで……
242nm以下の紫外線によって酸素からオゾンが発生します。
しかし、240~320nmの紫外線で、オゾンはO2とOに解離します。
これにより、オゾンの濃度は一定に保たれます。
オゾンと言えば、昔のテレビ、裏に回って匂いを嗅ぐと独特な匂いがしました。
これも、実はオゾンでした。
この昔のテレビ、ブラウン管テレビのことなんですけど、私が生きてた時代ではまだブラウン管でしたので、覚えがあります。
もうどんな匂いかは覚えてないんですけど……
さて、酸素といえば、以前聞いた話だとラジカルということで……
酸素分子の電子をこう……書いてみたことあるんですよ。
ラジカルって言うと、とにかく反応性が高くてすぐ他と反応するイメージあったので。
あ、ちなみにラジカルについて知らない人に向けて説明すると、
塩素なんかは紫外線によってCl2→2CL・って、電子を1個だけ持った軌道を持つ原子だったり、ほかの分子でも電子を1個だけ持った軌道を持つ分子が生まれたりと
そういう現象が起きるんですね。
これがオゾン層破壊の原因の一端でもあるんですが……
話を戻しまして、酸素ってラジカルなの!?ってなって描いてみたら、確かに一番高い電子が入っている軌道は、電子が1個しか入ってない軌道が2個ある、ビラジカルという形式になってる。
多分、皆さんにとって最も身近なラジカルだと思います。
ラジカルといえば、思い出すのは高分子合成でしょうか。
有機合成でも度々出てくるのですが、生成物の制御が難しいことから、あんまり有機合成では出てこないイメージ(むしろこれを遮断するために、褐色のフラスコとか使うイメージ)
高分子ではラジカル重合という合成法があって、これ結構利用されてた気がします。
特に、みんながよく使うような安価なプラスチックで多いイメージ……これはイメージです。
やっぱりね、高機能な高分子(機能がいい高分子)は別の重合法で、高分子の長さや構造を制御しなきゃいけないという気持ちがあります。
ポリプロピレンなんかは、構造制御しなきゃいけないもっともな例ですね。
主鎖にたいして、腕の向きがバラバラのアタックチックと呼ばれる構造だと固体にならないんじゃなかったかな。
一般的には、アイソタクチックポリプロピレンが利用されているはずです。
他にも、シンジオタクチックポリプロピレンというのもあります。
どっちがどっちだったか覚えてないけど、腕の向きが交互か、同じ向きを向いていることで、結晶性が生まれます。
高分子の結晶性?っておもわれそうですけど、確か高分子は部分的に結晶化していた……はず。
これに関してはあんまり覚えてないや。
話がそれましたね。
ラジカル重合の主な例はポリエチレンとか、ビニル系の高分子です。
結構身近に見たことある!って人、多いんじゃないでしょうか?
私が合成したことあるのは電解重合って高分子の合成なんですけどね……ウッ(突然の過去を思い出す)
これは電気化学的にサイクリックボルタンメトリーというのをして合成する高分子の合成法です。導電性高分子をやってるとおなじみです。
そういえば。
生体内では酸素は重要なのはよくご存じの通りで……
水、アミノ酸、タンパク質、カルボン酸、リン酸などとして含まれており、61%は酸素でできています、最大の成分です。当然。
リン酸?なんで体内にリン酸?って思われそうですが、
人間のエネルギーって、リン酸によって活用されてるんですよ。
現在の人間の代謝は、リン酸……アデノシン3リン酸(ATP)という成分がエネルギーの元になっており、これがATPサイクルです。
ATPサイクルにより、我々は生きています。
これを作るのにブドウ糖を取ったりして生きてるわけですね。
化学史とかだと、酸素の発見あたりから結構爆発的に化学という分野が生まれるイメージ……
これは調べてないので適当言ってます。
この辺の化学史は詳しくないんで……
でも、化学というジャンルが生まれて300年程度しか経ってないはずです。
たしか。メイビー
いろんな元素の定義が生まれては消えてを繰り返した錬金術時代から、化学へと名前が変わっていくのが、こういう時代。
化学ケミストリーという単語は、もともとは錬金術を意味するアルケミストからきてるので、つながってはいるんですけどね。
……
さて、カンペがなくなったので今日はこの辺で。
酸素についてはもっと語れる内容がありそうですが、
カンペがなくなったので(言い訳)
そういうわけで、今日もそこそこ語ってしまったのでこのへんで許してください。
明日はフッ素についてしゃべります。それでは。
今日はね、窒素の話をしていくよ。
名前の由来は英語名nitrogenは硝酸カリウムを意味するnitreから命名されてます。
ちなみに日本語の「窒素」は、ドイツ語のstickstoff(窒息する物質)から名付けられたんだとか。
ニトロって言われると、そういえば微生物で、窒素をあれこれする微生物の名前にはニトロ~って名前が付けられるものが多いと聞いた気がします。
窒素固定とか……(あとでもうちょっと詳しく話しますが、空気中の窒素をアンモニア的なああいうのに変える微生物とかですね。有名なところだと、やせた土地を再生するためにそういう微生物が根っこで寄生する?豆的なものを育てるという話にも出てくる微生物たちがそうだったと思います)
人間の体内では、アミノ酸やたんぱく質、核酸の塩基などの構成元素として重要です。
このNがいるおかげで水素結合を形成して、私たちのDNAは二重らせんを作ったりしています。
さて窒素君。結構反応性の高いものとしてはアジ化化合物系統が良く名前が挙がる気がします。
爆発的に反応するやつですね。
アジ化ナトリウムは、一時はその爆発的な熱分解により、車のエアバッグに使われてた時代もありました。現在は使われてないそうです。
さて、希ガスのことを不活性ガスと呼ぶこともあるという言論もありますが、
皆さんご存じの通り、窒素もかなり不活性なので、不活性ガスとして金属工業や実験室で用いられています。
液体窒素はまあ、空気から得られますからね……
空気の成分の大半は窒素なので、そういう用途で使うには便利なんですよね。
窒素でダメな場合はアルゴンを使います。これに関してはアルゴンの時に語るかな……
さて、液体空気を得る方法はいろいろありますが、
希ガスは液体空気から大半が得られています。
当時新しい液体空気を得る方法が開発されたりしたのも大きかったと聞きます。
(ちょうど、今から130年くらい前の話になるでしょうか?)
液体窒素は、安価な寒剤として、よく使われていますよね。
有名な話だと、とにかくなんでも液体窒素に入れてみるとか。
液体窒素マシュマロ、おいしいですよ。(食べた瞬間ぱりっ、噛むとふわー)
超伝導の世界だと、液体窒素の壁というか、液体ヘリウムで超伝導は発見されてますが、
液体窒素で超伝導を示す物質を探すのが結構重要だったりとかなんとか。
液体ヘリウム高いんじゃ……
常温超伝導がどれほどの夢かがわかると思いますが……
さて、N2Oは笑気ガスと呼ばれ、麻酔にも使われます。
NとOの化合物はいろいろありますが、NOxと呼ばれて酸性雨の原因の一つにもなる……とかありませんでしたっけ?
高校化学では、化学平衡の実験で見やすい分子の一例にNとOの化合物があった気がします。
(圧力をかけると色が変化するみたいな)
ちょっと高校化学から遠ざかって久しいので記憶があやふやですが……
さて、最初の方に言った窒素固定の話。
工業的に窒素固定が行えるようになったのは、最終的にはハーバーボッシュ法(それ以前もいろいろ方法は考えられてましたが)が有名です。
ノーベル賞ももらっているらしいです。
空気中のN2からアンモニアNH3をつくるこれは、アンモニアが肥料になって、小麦がたくさん作れるようになるということから「空気からパンをつくる」といわれたそう。
最近諸事情で、希ガスの歴史と、化学史と、世界史をまとめてたんですけど、
ハーバーボッシュ法が工業的に稼働し始めたのは希ガスの発見より後らしいです。
私の中の化学史が希ガスの発見を中心に回っているのがよくわかりますね!!
いや、でもそれだけあの時代は激動の時代だったんですよ。
元素もいっぱい発見されているし……
世界史的には、ハーバーボッシュ法が工業的に稼働した翌年に第一次世界大戦が起きてるそうです。
世界史と化学史の話をもうちょっとすると、
希ガスの発見~ラムゼーさんのノーベル賞受賞(この年はレイリーさんも希ガス関連でノーベル賞を取っています。希ガスがノーベル賞2個取ってることになります)した年は、
日本で言うと日清戦争がと日露戦争の間だそうです。
あの辺の時代は戦争が多くての……
この10年間について、日本史のかなり詳しい本を参照したところ、
ちょうど産業革命が日本で起きていた時代だそうです。
当時は、それ以前は糸を買ってきて染めてもらって、それを織って普段着にしてたのですが、
これが工業的に生産された服を着るようになる転換期だったそうです。(ちょっと間違えてるかも)
さて、ハーバーボッシュ法といえば、高校化学ではもう一つ窒素にまつわる合成法、有名なのありますよね?
そうです、オストワルト法です。
これは硝酸の工業的な製造法です。
やっぱり多分あの辺の時代に、窒素の反応を工業的に起こせるだけの技術が開発されてた時代だったんじゃないでしょうか?
硝酸といえば、塩酸との混酸で王水になるのは有名な話。
金すら溶かす例のあれです。
あとは濃硝酸を皮膚に付けてしまうと、キサントプロテイン反応という、皮膚が黄変する反応もあったかな?
私も一回やらかして、「おお、これが……」ってなった覚えがあります。
有機化学上でのニトロ化合物は、爆発性だったり反応性がとにかくすごいですよね。
お気に入りはピクリン酸です。かわいいね。
イメージ的にのはなしになってしまいますが、
窒素の入った低分子有機化合物の一部はちょっと臭う気がします。これは私の感覚です。
例外は多そう。
さて、ここまで語りましたが、ふと思いだしたのがポルフィリン環。
葉緑体の成分で、葉っぱの緑色を着色している元素です(環の中にMgイオンが配位しています)。
これも昨日炭素で語った共役に関係が少しあります。
(私はこの研究もやってみたかった……!!)
……
さて、窒素についてはこんな感じ。
今回はちょっと長文になった(当社比)。
明日は窒素と仲のいい?酸素です!
名前の由来は英語名nitrogenは硝酸カリウムを意味するnitreから命名されてます。
ちなみに日本語の「窒素」は、ドイツ語のstickstoff(窒息する物質)から名付けられたんだとか。
ニトロって言われると、そういえば微生物で、窒素をあれこれする微生物の名前にはニトロ~って名前が付けられるものが多いと聞いた気がします。
窒素固定とか……(あとでもうちょっと詳しく話しますが、空気中の窒素をアンモニア的なああいうのに変える微生物とかですね。有名なところだと、やせた土地を再生するためにそういう微生物が根っこで寄生する?豆的なものを育てるという話にも出てくる微生物たちがそうだったと思います)
人間の体内では、アミノ酸やたんぱく質、核酸の塩基などの構成元素として重要です。
このNがいるおかげで水素結合を形成して、私たちのDNAは二重らせんを作ったりしています。
さて窒素君。結構反応性の高いものとしてはアジ化化合物系統が良く名前が挙がる気がします。
爆発的に反応するやつですね。
アジ化ナトリウムは、一時はその爆発的な熱分解により、車のエアバッグに使われてた時代もありました。現在は使われてないそうです。
さて、希ガスのことを不活性ガスと呼ぶこともあるという言論もありますが、
皆さんご存じの通り、窒素もかなり不活性なので、不活性ガスとして金属工業や実験室で用いられています。
液体窒素はまあ、空気から得られますからね……
空気の成分の大半は窒素なので、そういう用途で使うには便利なんですよね。
窒素でダメな場合はアルゴンを使います。これに関してはアルゴンの時に語るかな……
さて、液体空気を得る方法はいろいろありますが、
希ガスは液体空気から大半が得られています。
当時新しい液体空気を得る方法が開発されたりしたのも大きかったと聞きます。
(ちょうど、今から130年くらい前の話になるでしょうか?)
液体窒素は、安価な寒剤として、よく使われていますよね。
有名な話だと、とにかくなんでも液体窒素に入れてみるとか。
液体窒素マシュマロ、おいしいですよ。(食べた瞬間ぱりっ、噛むとふわー)
超伝導の世界だと、液体窒素の壁というか、液体ヘリウムで超伝導は発見されてますが、
液体窒素で超伝導を示す物質を探すのが結構重要だったりとかなんとか。
液体ヘリウム高いんじゃ……
常温超伝導がどれほどの夢かがわかると思いますが……
さて、N2Oは笑気ガスと呼ばれ、麻酔にも使われます。
NとOの化合物はいろいろありますが、NOxと呼ばれて酸性雨の原因の一つにもなる……とかありませんでしたっけ?
高校化学では、化学平衡の実験で見やすい分子の一例にNとOの化合物があった気がします。
(圧力をかけると色が変化するみたいな)
ちょっと高校化学から遠ざかって久しいので記憶があやふやですが……
さて、最初の方に言った窒素固定の話。
工業的に窒素固定が行えるようになったのは、最終的にはハーバーボッシュ法(それ以前もいろいろ方法は考えられてましたが)が有名です。
ノーベル賞ももらっているらしいです。
空気中のN2からアンモニアNH3をつくるこれは、アンモニアが肥料になって、小麦がたくさん作れるようになるということから「空気からパンをつくる」といわれたそう。
最近諸事情で、希ガスの歴史と、化学史と、世界史をまとめてたんですけど、
ハーバーボッシュ法が工業的に稼働し始めたのは希ガスの発見より後らしいです。
私の中の化学史が希ガスの発見を中心に回っているのがよくわかりますね!!
いや、でもそれだけあの時代は激動の時代だったんですよ。
元素もいっぱい発見されているし……
世界史的には、ハーバーボッシュ法が工業的に稼働した翌年に第一次世界大戦が起きてるそうです。
世界史と化学史の話をもうちょっとすると、
希ガスの発見~ラムゼーさんのノーベル賞受賞(この年はレイリーさんも希ガス関連でノーベル賞を取っています。希ガスがノーベル賞2個取ってることになります)した年は、
日本で言うと日清戦争がと日露戦争の間だそうです。
あの辺の時代は戦争が多くての……
この10年間について、日本史のかなり詳しい本を参照したところ、
ちょうど産業革命が日本で起きていた時代だそうです。
当時は、それ以前は糸を買ってきて染めてもらって、それを織って普段着にしてたのですが、
これが工業的に生産された服を着るようになる転換期だったそうです。(ちょっと間違えてるかも)
さて、ハーバーボッシュ法といえば、高校化学ではもう一つ窒素にまつわる合成法、有名なのありますよね?
そうです、オストワルト法です。
これは硝酸の工業的な製造法です。
やっぱり多分あの辺の時代に、窒素の反応を工業的に起こせるだけの技術が開発されてた時代だったんじゃないでしょうか?
硝酸といえば、塩酸との混酸で王水になるのは有名な話。
金すら溶かす例のあれです。
あとは濃硝酸を皮膚に付けてしまうと、キサントプロテイン反応という、皮膚が黄変する反応もあったかな?
私も一回やらかして、「おお、これが……」ってなった覚えがあります。
有機化学上でのニトロ化合物は、爆発性だったり反応性がとにかくすごいですよね。
お気に入りはピクリン酸です。かわいいね。
イメージ的にのはなしになってしまいますが、
窒素の入った低分子有機化合物の一部はちょっと臭う気がします。これは私の感覚です。
例外は多そう。
さて、ここまで語りましたが、ふと思いだしたのがポルフィリン環。
葉緑体の成分で、葉っぱの緑色を着色している元素です(環の中にMgイオンが配位しています)。
これも昨日炭素で語った共役に関係が少しあります。
(私はこの研究もやってみたかった……!!)
……
さて、窒素についてはこんな感じ。
今回はちょっと長文になった(当社比)。
明日は窒素と仲のいい?酸素です!
炭素だ!!!!炭素炭素炭素!!!!
私が(大学時代)一番お世話になった元素!(redは一応大学時代は有機化学をやってました)
名前の由来はラテン語の木炭carboに由来します。
そういえば昨日希ガスの名前の由来の由来みたいに、単語の語源を探り、そこからの派生語をしらべるみたいな作業をしてたんですけど、
めちゃくちゃ面白かった。
アルゴンは否定+働くで怠け者って名づけなんですけど、働くって意味のギリシャ語の由来を調べると、エネルギー、アレルギーなんかの名前の由来にもなってるとかなんとか。
そういうのを片っ端から調べてみるの、めっちゃ楽しい気がします。
Cは宇宙においてはH,Heに次いで多い元素です。成人の体には有機物として約1.2kgのCがいます。
やはり有機化合物。有機化合物は強い。
Cといえばよく言うのは同素体でしょうか?
ダイヤモンドとグラファイトが有名ですが、+でフラーレンやカーボンナノチューブなどがありますね。
フラーレンと聞くとその中に何か入りそうと思うし
カーボンナノチューブと聞いてもその中に何か入りそうと思うのであった……
実際、カーボンナノチューブは電気的磁気的に特異な性質を持ってて、管の中にいろいろな物質を取り込むのだそう。
これ関係あるかわかんないんですけど、化学の分野(有機化学)の中でも
有機化学(基本的に比較的低分子量の分子を扱う)と、
高分子化学(ポリマー……構造に繰り返しが何回も出てきてでっかい分子量の分子。わかりやすく言えばプラスチックを研究する)と、
超分子化学(二つ以上の分子が共有結合以外の水素結合などで組み合わさって機能している分子を扱う)があります。
もしかしたら知らないだけで他にもあるかも。
私一応全部軽く触ったことはあります。
元々有機化学がやりたくて研究室入ったら高分子やることになって、大学院で超分子にも手を出すことになったので。
高分子も面白いよ。
やっぱり分子量が格段に大きいだけあって、得意な性質を示すの大好き。
私がよく調べてたのは導電性高分子と言って、
基本皆さんイメージするのは電気が流れない(絶縁体の)プラスチックだと思うんですけど、
実は電気が流れるものがあります。
これで日本人が昔ノーベル賞を取った程度にはすごい研究です。
そこから派生した一端を一時期かじってました。
電気が流れるってどうやって?と思う方もいると思いますが、炭素の結合のうち二重結合と単結合が並んでいる状態がいくつか繰り返されると、そこを共役していると呼びます。
この共役しているって状態、二重結合と単結合が明確に分かれて存在しているわけではなく、その中間の構造をずーっと取ってます。
すると、電子がその上を流れることができるようになります。
二重結合のπ軌道がその電子を流す役割をしてる……だったかな?
ちょっと古い知識で申し訳ないです。
ちなみに、この共役という現象、物質の色にもかかわってきます。
共役すると同じエネルギー準位の軌道が生まれるので、そこで縮重が起こって軌道がバンド状になり、
バンドギャップ……まあ、結合性軌道と反結合性軌道の間の差ですね、が小さくなってきます。
そのバンドギャップのエネルギー差が可視光領域の光のエネルギーになってくると、色が着色する……という仕組みだったはず。
やっぱりこれも知識が古い!ちょっとよく覚えてない。
ちなみに、この共役の長さを反応で変えることにより、色を変化させるという研究もおこなわれています。総称して「クロミズム」と呼びます。
何で反応させるかによって、「○○クロミズム」と呼ばれます。
例えば温度で変化するサーモクロミズムや、光で変化するフォトクロミズムなど。
これは、温度や光によって分子構造が変わり共役の長さが変わって色が変わるというものですね。
この間科博行ってきたときに展示があってニコニコになった。
共役といえば、多分一番イメージしやすいのはベンゼン環かな?
あれ平面状分子かつ二重結合単結合が繰り返されてて、全部の結合の長さがその中間くらいの長さになっているというのは皆さんご存じの通りだと思いますが……
化学と言えば六角形をイメージするのもベンゼン環のイメージが割と強いのありそうです。
ちなみにですが、有機化合物を描くときに便利なノートの中にはマス目が六角形になっているノートも市販されてるそうですよ?
このまま有機化学の話を続けるんですけど、
やっぱり炭素は自身同士でもたくさん違う結合を作る上に、ほかの元素ともいろんな結合形式をとるので、化合物の数が尋常じゃないです。
有機化学だけで分厚い本が何カ所から分冊とかで出るくらいだもんね……仕方ないね……
よく出る考え方として、混成軌道という考え方があります。
炭素は最外殻のs軌道に2個、p軌道に2個の電子を持ってますがこの二つの軌道を混ぜるというと語弊があるけど、
sp3とかsp2とか……s軌道1個とp軌道3つを混ぜ合わせて等価なsp3軌道を作るみたいな考え方が割とよく出てきます。
そうなると、メタンのように、正四面体型で全部の結合の長さが同じになるみたいなことが起きるんですね。
これが分子の形や性質に大きくかかわってきます。
二重結合が出てくると(sp2混成軌道)、混成されなかったp軌道がπ結合を行い、そこの反応性がいいとかなんとか。
なんかエネルギー的に安定不安定みたいな話は見た気がしますがちょっと覚えてないです。
この辺の元素に限らず、元素たちは希ガスの電子配置になりたがってる者が多いです。
いわゆるオクテット則というやつ。
特に炭素の周期の元素は、だいたいはHeになりたがるかNeになりたがるか(電子配置が)のどっちかです。
やっぱ希ガスの電子配置って安定なんですよ。
sとpが満たされてるというか。
sの2個とpの6個をあわせて8個満たされてる(=オクテット。タコなんかは足が8本あるからオクトパスって言いますよね)のを安定とします。
なので、炭素も4つ電子を貰ってオクテットを満たそうとします。
よく炭素の手は4本って言われるのはこれが由来ですね。
ちなみにオクテット則、この周期の元素にしか(実は)当てはまらなかったりします。
硫黄なんかは、硫酸の構造を見ると結合の手がいっぱいあってウワアアアってなりますよ。
多分d軌道のせい?
……
有機化学についてならいくらでも語れてしまうので今日はこの辺で!
本当有機化学楽しいんですけど最近勉強全然できてない……
希ガスについて調べてる時間が多いためですね……
そんなわけで、今日はこの辺で。
来年はもっと情報を持って現れたいです。
明日はN、窒素です。
私が(大学時代)一番お世話になった元素!(redは一応大学時代は有機化学をやってました)
名前の由来はラテン語の木炭carboに由来します。
そういえば昨日希ガスの名前の由来の由来みたいに、単語の語源を探り、そこからの派生語をしらべるみたいな作業をしてたんですけど、
めちゃくちゃ面白かった。
アルゴンは否定+働くで怠け者って名づけなんですけど、働くって意味のギリシャ語の由来を調べると、エネルギー、アレルギーなんかの名前の由来にもなってるとかなんとか。
そういうのを片っ端から調べてみるの、めっちゃ楽しい気がします。
Cは宇宙においてはH,Heに次いで多い元素です。成人の体には有機物として約1.2kgのCがいます。
やはり有機化合物。有機化合物は強い。
Cといえばよく言うのは同素体でしょうか?
ダイヤモンドとグラファイトが有名ですが、+でフラーレンやカーボンナノチューブなどがありますね。
フラーレンと聞くとその中に何か入りそうと思うし
カーボンナノチューブと聞いてもその中に何か入りそうと思うのであった……
実際、カーボンナノチューブは電気的磁気的に特異な性質を持ってて、管の中にいろいろな物質を取り込むのだそう。
これ関係あるかわかんないんですけど、化学の分野(有機化学)の中でも
有機化学(基本的に比較的低分子量の分子を扱う)と、
高分子化学(ポリマー……構造に繰り返しが何回も出てきてでっかい分子量の分子。わかりやすく言えばプラスチックを研究する)と、
超分子化学(二つ以上の分子が共有結合以外の水素結合などで組み合わさって機能している分子を扱う)があります。
もしかしたら知らないだけで他にもあるかも。
私一応全部軽く触ったことはあります。
元々有機化学がやりたくて研究室入ったら高分子やることになって、大学院で超分子にも手を出すことになったので。
高分子も面白いよ。
やっぱり分子量が格段に大きいだけあって、得意な性質を示すの大好き。
私がよく調べてたのは導電性高分子と言って、
基本皆さんイメージするのは電気が流れない(絶縁体の)プラスチックだと思うんですけど、
実は電気が流れるものがあります。
これで日本人が昔ノーベル賞を取った程度にはすごい研究です。
そこから派生した一端を一時期かじってました。
電気が流れるってどうやって?と思う方もいると思いますが、炭素の結合のうち二重結合と単結合が並んでいる状態がいくつか繰り返されると、そこを共役していると呼びます。
この共役しているって状態、二重結合と単結合が明確に分かれて存在しているわけではなく、その中間の構造をずーっと取ってます。
すると、電子がその上を流れることができるようになります。
二重結合のπ軌道がその電子を流す役割をしてる……だったかな?
ちょっと古い知識で申し訳ないです。
ちなみに、この共役という現象、物質の色にもかかわってきます。
共役すると同じエネルギー準位の軌道が生まれるので、そこで縮重が起こって軌道がバンド状になり、
バンドギャップ……まあ、結合性軌道と反結合性軌道の間の差ですね、が小さくなってきます。
そのバンドギャップのエネルギー差が可視光領域の光のエネルギーになってくると、色が着色する……という仕組みだったはず。
やっぱりこれも知識が古い!ちょっとよく覚えてない。
ちなみに、この共役の長さを反応で変えることにより、色を変化させるという研究もおこなわれています。総称して「クロミズム」と呼びます。
何で反応させるかによって、「○○クロミズム」と呼ばれます。
例えば温度で変化するサーモクロミズムや、光で変化するフォトクロミズムなど。
これは、温度や光によって分子構造が変わり共役の長さが変わって色が変わるというものですね。
この間科博行ってきたときに展示があってニコニコになった。
共役といえば、多分一番イメージしやすいのはベンゼン環かな?
あれ平面状分子かつ二重結合単結合が繰り返されてて、全部の結合の長さがその中間くらいの長さになっているというのは皆さんご存じの通りだと思いますが……
化学と言えば六角形をイメージするのもベンゼン環のイメージが割と強いのありそうです。
ちなみにですが、有機化合物を描くときに便利なノートの中にはマス目が六角形になっているノートも市販されてるそうですよ?
このまま有機化学の話を続けるんですけど、
やっぱり炭素は自身同士でもたくさん違う結合を作る上に、ほかの元素ともいろんな結合形式をとるので、化合物の数が尋常じゃないです。
有機化学だけで分厚い本が何カ所から分冊とかで出るくらいだもんね……仕方ないね……
よく出る考え方として、混成軌道という考え方があります。
炭素は最外殻のs軌道に2個、p軌道に2個の電子を持ってますがこの二つの軌道を混ぜるというと語弊があるけど、
sp3とかsp2とか……s軌道1個とp軌道3つを混ぜ合わせて等価なsp3軌道を作るみたいな考え方が割とよく出てきます。
そうなると、メタンのように、正四面体型で全部の結合の長さが同じになるみたいなことが起きるんですね。
これが分子の形や性質に大きくかかわってきます。
二重結合が出てくると(sp2混成軌道)、混成されなかったp軌道がπ結合を行い、そこの反応性がいいとかなんとか。
なんかエネルギー的に安定不安定みたいな話は見た気がしますがちょっと覚えてないです。
この辺の元素に限らず、元素たちは希ガスの電子配置になりたがってる者が多いです。
いわゆるオクテット則というやつ。
特に炭素の周期の元素は、だいたいはHeになりたがるかNeになりたがるか(電子配置が)のどっちかです。
やっぱ希ガスの電子配置って安定なんですよ。
sとpが満たされてるというか。
sの2個とpの6個をあわせて8個満たされてる(=オクテット。タコなんかは足が8本あるからオクトパスって言いますよね)のを安定とします。
なので、炭素も4つ電子を貰ってオクテットを満たそうとします。
よく炭素の手は4本って言われるのはこれが由来ですね。
ちなみにオクテット則、この周期の元素にしか(実は)当てはまらなかったりします。
硫黄なんかは、硫酸の構造を見ると結合の手がいっぱいあってウワアアアってなりますよ。
多分d軌道のせい?
……
有機化学についてならいくらでも語れてしまうので今日はこの辺で!
本当有機化学楽しいんですけど最近勉強全然できてない……
希ガスについて調べてる時間が多いためですね……
そんなわけで、今日はこの辺で。
来年はもっと情報を持って現れたいです。
明日はN、窒素です。