こんにちは。アラフォーパパです。
前回の記事では、「結晶の種類」と題して解説をいたしました。
4種類の結晶があることを理解できましたか？
それぞれのそれぞれの結晶の特徴と代表例をまずは覚えてみてください。
今回は基礎ということで、いろいろと他の分野とうまく組み合わせて解説できなかった内容を記載してきたいと思います。
そのため、内容に関連性がない場合もありますのでご容赦ください。
それではご覧ください。
物質の呼び方
自分たちが目にするものはほとんどが、様々な元素が混じり合った物質です。
混合物と呼ばれます。
しかし、実験を行うときには混合物では正しく現象を理解できないので、純粋なものが必要になります。
そこで、他の物質が混じっていない単一の物質を純物質と呼びます。
また、純物質の中でも分類分けがあります。
1種類の元素からなる単体と、2種類以上の元素からなる化合物に分類できます。
たとえば、ダイヤモンドや黒鉛のような同素体は単体ですね。
塩化ナトリウムの結晶の場合は純物質であり、化合物と呼ばれます。
純物質は融点や密度が決まっていますが、それらが混じり合った混合物ではその組成によって融点や密度が変わります。
例をあげてみましょう。
塩素Cl2は単体です。
塩化水素HClは純物質であり、化合物です。
塩酸はHCｌが水に溶けた状態ですので、混合物になります。
混合物の分離
世間に溢れている物質は混合物ですので、化学ではそれらを純物質にしていくことで特性を把握しようとしてきました。
様々な方法が考えられてきましたので、それを紹介したいと思います。
まず、混合物から物質をわけて取り出す操作は分離といいます。
取り分けた物質から不純物を取り除く操作は精製といいます。
方法１：ろ過・・・固体と液体の混合物をろ紙などを用いて分離する方法。ろかで得られた液体をろ駅という。
方法２：蒸留・・・混合物を加熱し、発生した蒸気を冷却して凝縮させることで、液体を分離する方法。特に、沸点の差を利用して成分を分離する方法を分留といいます
方法３：昇華法・・昇華しやすい物質を含む混合物を加熱し、昇華した気体を冷却して固体として分離する方法
方法４：再結晶・・温度による溶解度の違いを利用し、少量の不純物を含む固体物質から純粋な結晶を析出させる方法
方法５：抽出・・・混合物中の目的の成分を特定の溶媒に溶かし出して分離する方法。溶液中の物質を抽出するには分液漏斗が用いられる。
方法６：クロマトグラフィー・・・ろ紙やシリカゲルのような吸着剤を用いて、その物質による吸着力の違いを利用して、混合物から各成分を分ける方法。特にろ紙を利用するクロマトグラフィーをペーパークロマトグラフィーという。
元素の確認
物質に含まれる元素を確認する方法にはいくつかの方法があります。
方法１：炎色反応
炎色反応はLiやNa、Kなどが含まれている場合に、炎の色が変わるため判別することが出来るというものです。
Li（赤）、Na（黄色）、K（赤紫）、Ca（橙赤）、Sr（紅または深赤）、Ba（黄緑）、Cu（青緑）
これを覚えるには昔からゴロが使用されています。
アラフォーパパの時代は次のとおりでした。
リアカーなきK村、動力借るとするもくれない馬力
これは、リアカー（Li赤）、なき（Na黄色）、K村（K赤紫）、動力（Cu青緑）、借ると（Ca橙）、するもくれない（Sr紅）、馬力（Ba緑）というものです。
ゴロだけ覚えてもできないので、ゴロから金属と色をしっかりと思い出せるようにしないといけないですけどね。
方法２：沈殿生成
元素によって、化学反応により水に不溶性の固体（沈殿）を生じるため、それを利用した方法があります。
例えば、塩化物イオンCl–が含まれている液体の場合は、硝酸銀AgNO3水溶液を加えることで沈殿を生じます。
化学反応によって塩化銀AgCl（白色沈殿）が生じるためです。
塩素が含まれている可能性があるが判別出来ない場合には有効な判別手段になります。
他にも、石灰水に二酸化炭素を吹き込むと炭酸カルシウムの白色沈殿が生じるため、判別がしやすいですね。
気体の種類がわからないときにも利用可能です。
石灰水に正体不明の気体を通したときに、炭酸カルシウムの白色沈殿が生じれば二酸化炭素だと判別できるためです。
粒子の熱運動
話題が大きく変わりますが、ここからは熱運動です。
人間の目には止まっているように見えても、粒子は常に不規則な運動をしています。
この運動を熱運動といいます。
熱運動によって様々な現象がおきますが、例えば拡散（物質が自然に広がっていく現象）もその一つです。
熱運動は高温ほど激しくなりますが、そこに含まれるすべての粒子が同じ速度で動いているわけではありません。
２０℃の水と５０℃の水では、早く動く粒子の数を比べれば、５０℃のほうが多いでしょうし、遅く動く粒子は２０℃のほうが多いと思われますが、２０℃の中の速く動く粒子よりも遅く動いている５０℃の中の粒子もある程度存在しています。
さて、固体は動いていないように見えますが、粒子も動いていないのでしょうか。
実際には動いているというのが正解です。
固体の場合は粒子間に強い力が働いているため、その場から動けはしませんが、その場で振動をしています。
気体の場合はどうでしょうか。
粒子は激しい熱運動をしています。
そして空間を自由に飛び回っているという特徴があります。
このようにどのような状態でも動きがあることを覚えておいてください。
まとめ
いかがでしたでしょうか。
今回の記事は「化学の基礎」と題したものでした。
今回は雑多に他の分野といっしょに記載出来ない内容を記載しました。
基礎的な部分になりますので、もう知っている方も多いと思いますが、チェックを忘れずに。
ぜひ繰り返しご覧ください。
最後までご覧いただき、ありがとうございました！
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