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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