化学とは何を学ぶ学問か？化学物質の効果的な利用有用な化学物質を

化学とは何を学ぶ学問か？
物質が
どのような構造か？
どんな特徴や性質を持っているか
どのように変化するか？
その結果得られるものはどのようなものか？
それらを通じて
化学物質の効果的な利用
有用な化学物質を得る
はじめの化学反応とその利用
火を燃やす：燃焼反応
n
n
+
(m
+
)O
CmHn
2
m
CO
H2O
2 +
4
2
木
酸素
＋熱エネルギー
＋光エネルギー
CとHからなる木を燃やす（酸素と化合する）ことで
熱エネルギーと光エネルギーが得られることを見出した。
エネルギーの利用
現代の化石燃料も原理は同じ
化学反応による金属の発見
焚き木の中に石を入れる → 金属がえられた
燃焼エネルギー
燃焼エネルギー
CuO +
酸化銅
1
C
2
炭
Cu
+
1
2
CO2
石（酸化銅を含む）が木（炭素）によって還元されて銅が得られる
還元反応による金属の生成：金属の製錬
金属を工業的に得る手法の基本
物質（化学）を学ぶ上で最も基本でかつ重要な事柄
「すべての物質は原子から出来ている」
「物質は目に見えない小さなつぶからできている」
原子のはなし
-
陽子
+
原子核
-
電子
「核力
核力」という
核力
「強
強い力」で結びついている
中性子
+
クーロン力
弱い力）で結びついている
クーロン力という電気的な引き合い（弱
12
6
C
6: 原子番号＝陽子の数
12: 質量数＝陽子の数+中性子の数
元素記号：原子の種類を記号で表して分かりやすくしたもの
では炭素原子と酸素原子では何が違うのですか？
陽子の数
Q:ところで原子と元素って何が違うのですか？
結構難しい質問です。
辞書とか、wikiとか見ると余計わからなくなっちゃいますね。
でも、噛み砕いちゃうと
原子は物質を構成する最小単位の粒子のこと
元素はその原子の種類のこと
と、解釈してよいと思います。
-
+
原子
元素
陽子と中性子：原子核内でバランスよく存在する
陽子だけだと
反発しあって不安定
中性子によって安定化
安定な
安定な原子核の
原子核の例
１２
６
16
8
C
１３
陽子6
中性子6
６
C
陽子6
中性子７
陽子の数が同じ、中性子の数が違う
O
陽子8
中性子8
：同位体
原子の誕生
-
+
原子
恒星のなかで作られる
恒星の中で、陽子と中性子が高密度になる
「核融合」という反応がおき、ヘリウム原子核ができる。
初期の核融合反応
４
２
He
大きな星の中では核融合反応がさらに進む
１２
６
４
２
He
４
２
１２
６
He
４
２
He
16
C
４
２
C
8
He
O
大きな星では中心部の密度がより大きい
核融合反応がさらに進む
太陽くらいの大きさの星の中心では酸素原子が、
ベテルギウスやアンタレスのような
超巨星では中心で鉄原子が作られています。
他にも様々な原子核が作られている
Q:星の核融合では鉄までしか作られないのですか？
鉄よりも陽子数の多い原子核は作りにくいのですが
星の核融合でも作られます、が、鉄に比べてわずかです
そして、鉄より陽子数の多い原子核は
超新星爆発の際にも作られる。
ウランは超新星爆発で作られる
Q:恒星の中心の鉄と、地球の中心の鉄は同じ？
鉄原子であるのは同じですが
恒星が超新星爆発して、宇宙空間にいろんな原子をばらまく
宇宙空間の鉄や酸素や炭素やもろもろが集まってできたのが地球
原子の大きさはどれくらい？
1億倍の関係の例
野球ボール
酸素を1億倍すると？
約１億分の１センチ
地球
プチシュー
くらい

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