Agent ジンのブログ一覧

前々回に物質の構造ということで純物質や混合物という言葉について書きましたが↓↓↓

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今日はその混合物から純物質を精製したり分離させたりする方法について書いていきます。

まずはお馴染みのろ過から。ろ過というとろ紙を使う方法を思い浮かべると思いますが、身近なところでもこのろ過を使っていて、コーヒーフィルターを使ってコーヒーを入れる作業や、水槽の水をきれいに保つろ過器などもこのろ過を利用しています。ろ紙などのろ材にはたくさんの小さい穴が空いていて、これらを通り抜けられる非常に小さいものと、穴に引っかかり通り抜けられないものとを分離させることができます。ろ材を用いて液体（気体）に混じっている固体を分離させる時に使う方法です。

そして蒸留、蒸留というと蒸留酒という言葉が一般的には有名かと思いますが、液体の混合物を、それぞれの沸点の違いを利用して分離（精製）させる手法のことをさします。お酒は水とアルコールからできていますが、アルコールの沸点は約７８℃、水は１００℃、この差を利用します。お酒を加熱すると沸点の低いアルコールが先に沸騰、蒸発します。その蒸気を集めて冷やすと高濃度のアルコールが得られます。これを熟成させたものが蒸留酒となるのです。このような沸点の違いを利用し、気化したものを冷やして取り出す手法が蒸留なのです。なお、蒸留により成分を生成する操作を精留、石油精製のための精留を特に分留と呼ぶことがある。

再結晶もまたろ過と同じくらい中学・高校の理科では登場した精製法なのではないかと思います。再結晶は溶媒（物質を溶かしている液体）の蒸発を待って溶質（水溶液に溶けている物質）を取り出したり、混合物の溶解度（溶液に溶けられる溶質の限界値）の差を利用して取り出したい物質を析出させる方法です。以前私が再結晶を利用して作った塩化ナトリウムの結晶がありますのでそちらも参考に↓↓↓

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最後に昇華についてですが、昇華とは気体から固体、または固体から気体と液体を介さない状態変化のことで、昇華する性質の物質が含まれた混合物を加熱して、取り出したい物質を昇華させ一度気体にして冷却、固体となったところで取り出す手法のことです。昇華する物質としてヨウ素が有名です。

写真にある抽出とクロマトグラフィーの説明は今回は割愛します。クロマトグラフィーは展開液というものを使って分離させる手法ですが、その展開液にヘキサンやトルエンなど揮発性があり有毒なものを使うため、近年はあまり学校などではやらないようにしているんです。

ざっと手法について説明してみましたが、今回もろ過や再結晶など化学では馴染みの語句ばかりでしたね。これらの手法、意外と我々の身近なところで利用されているんですよ。

☆問題Ⅰ☆
①車のエアフィルターは次のどの操作と同じ原理か。
・ろ過　・蒸留　・再結晶　・クロマトグラフィー

②食塩水を放置して水溶液から塩（塩化ナトリウム）を取り出す作業は次のどれ。
・ろ過　・蒸留　・再結晶　・昇華

③次のうちろ紙を使ってろ過できるものはどれか。
・泥水　・炭酸飲料　・水道水　・希塩酸











答え
①ろ過

②再結晶

③泥水

前回は物質の構造ということで、同素体にも触れましたが、

今回はその同素体の有名な実験を取り上げてみたいと思います。

この実験の主役になるのが硫黄です。硫黄が同素体というのは前回も書きましたが、実際にどんなものがあるのか見ていきましょう。

まずは常温下（９５．６℃以下）において最も安定した状態にある斜方硫黄です。通常は同素体の実験をおこなう場合、この硫黄を使って他の２種類の硫黄を作ることになります。実験用にはこの斜方硫黄の粉末が売られていて、この粉末を二硫化炭素に溶かし再結晶をつくることで写真にあるような綺麗な黄色の結晶を作ることができます。ただ大きいものを作るのは難しく、二硫化炭素も有毒で引火性があるので学校で生徒が作ることはほとんどありません。一番安定した硫黄のわりには印象が薄いかもしれません。

次は単斜硫黄です。これはもしかしたら皆さんも学校で作ったことがあるかもしれません。作るのはいたって簡単、斜方硫黄の粉末を試験管に入れ加熱、だんだん粉末が溶けてくるので、全部溶けたらそれをろ紙に流し込みます。ここでみんなが心配するのがろ紙から垂れるのではということ。でもその心配はありません。ろ紙に一気に流し込んだら表面が固まってくるのを待ちます。ただ待ちすぎると失敗するのでこの待ち時間がポイントになります。ゆで卵で例えるなら半熟でとめるって感じです。そのタイミングを見計らってろ紙を開くと針状のトゲトゲした単斜硫黄ができあがります。この単斜硫黄、完成直後は鮮やかな黄色をしていますが、時間の経過とともに色が薄くなっていき最後は斜方硫黄へと戻ります。

３つめはインパクトのあるゴム状硫黄（プラスチック硫黄）です。やはりこちらも斜方硫黄を試験管に入れて加熱していきます。単斜硫黄との違いは加熱する度合いです。単斜硫黄の時は溶けたらすぐに加熱をやめますが、ゴム状硫黄の場合はさらに加熱を続けます。すると溶けてサラサラになった液体が次第に粘性を増しドロドロしてきます。その頃には液体も真っ黒になり煙も出てきますが、さらに加熱を続けます。するとまた粘性がなくなりサラサラの液体になります。サラサラな液体になったところで水を入れたビーカーに溶けた硫黄を流し込みます。そうすると黒っぽいゴムのような伸びるゴム状硫黄ができます。他の硫黄と比べると全く違った雰囲気なので、実験をやったことのある方なら記憶に残っているかと思います。

上記のことと写真を見ればおわかりになると思いますが、元は全て同じ物質、でも見た目も性質も全く違う、そんな関係をもつ物質を同素体と言うんですね。言葉だけだとわかりにくいですが、写真のような図を見れば一目瞭然ですね。

☆例題Ⅰ☆
①硫黄の元素記号はつぎのどれか。
・He　・Cl　・Si　・S

②下の中から硫黄が使われているものを選べ。
・せっけん　・ゴム　・黒色火薬　・ガラス











答え
①S

②ゴム、黒色火薬

なお実験手順等は以下のページにＵＰしてあります。

フォトギャラリー：硫黄の同素体～単斜硫黄～
https://minkara.carview.co.jp/userid/343721/car/641598/2025815/photo.aspx

フォトギャラリー：硫黄の同素体～ゴム状硫黄～
https://minkara.carview.co.jp/userid/343721/car/641598/2025874/photo.aspx

その他の理科実験もご一緒にどうぞ↓
https://minkara.carview.co.jp/userid/343721/car/641598/photo.aspx

前回は教科書の表紙の裏側に載っているくらい基本中の基本、周期表について書きましたが↓↓↓

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今回ももう少し基本について書いていきます。

そんな今回のテーマは“物質”です。

物質は大きく分けて純物質と混合物の二つに分けられます。そして純物質はさらに単体と化合物に分けられます。

それではまずは純物質から。純物質とは水（H₂O）や塩化ナトリウム（Nacl）、酸素（O₂）など沸点や融点が一定で、物理的方法（ろ過、再結晶など）ではそれ以上分離できないもののことです。対する混合物は、複数の純物質が混ざり合ってできたもので、空気や海水などが該当します。空気には窒素（N₂）や酸素（O₂）、二酸化炭素（CO₂）、アルゴン（Ar）などの複数の物質によって構成されていますよね。

そして単体と化合物についてですが、まず単体、単体とは１種類の元素からなるものです。例を挙げると酸素（O₂）やアルミニウム（Al）、鉄（Fe）などです。化学式を書くと一目瞭然ですが、これらの化学式には１種類の元素しか含まれていないはずです。逆に、化合物は２種類以上の元素からなるもので、塩化カルシウム（CaCl₂）、水酸化ナトリウム（NaOH）やエタノール（C₂H₆O）などがこれにあたります。

慣れるまではややこしいですが、わかってしまえばなんてことない分類です。最初勘違いしやすいのはしいて言えば化合物と混合物くらいかな。

そしてもう一つおまけに同素体について書きます。同素体とは同じ元素からできていながら構造などの違いにより化学的性質、物理的性質が異なる物質のことをさします。我々の最も身近なものでいうと炭素ですね。ダイヤモンドと黒鉛はどちらも炭素（C）からできていますが、パッと見からしても全然違いますよね。かたや指輪にも使われる超高級品なのに黒鉛は鉛筆の芯の材料ですからね。この炭素のほかにも硫黄（S）、リン（P）、酸素（O）なども同素体です。「酸素が？？」と思われる方がいると思いますが、酸素には通常の酸素分子（O₂）の他にオゾン（O₃）などがあります。

今日は基本的な語句の内容でしたが、高校で化学をやられた方なら言われれば思い出すような簡単なことですよね。この辺はまだ化学でも簡単な時ですからね(^ ^；)

☆例題Ⅰ☆
①単体を選べ。
・ヘリウム　・二酸化炭素　・塩化ナトリウム　・塩素

②化合物を選べ。
・フッ素　・スポーツドリンク　・酸化マグネシウム　・水

③混合物を選べ。
・石油　・エタノール　・牛乳　・二酸化窒素











答え
①ヘリウム、塩素

②酸化マグネシウム、水

③石油、牛乳

さてさて、新たなお勉強シリーズです(笑)

というか私の復習をかねたブログなんですけど・・・ブログで復習できたら効率的かな、みたいな(爆)

で、最初の今日は懐かしの周期表です。皆さん高校で化学を勉強された方は１～２０番まで覚えましたよね。１～２０番とは水素からカルシウムまでのことです。そして覚え方といったら「すいへーりーべー・・・・・くらーくか」っていうのが定番ですよね。これ以外にも裏の覚え方がいくつか存在しますが・・・それは興味のある方のみご自分で自己責任で調べて下さい(爆)

それはさておき、定番の覚え方ですが、

「すいへ～り～べ～ぼくのふね　な～まが～るしっぷすくら～　くか」

やりましたよね。

この周期表とは今からず～っと昔、１８６９年にメンデレーエフによって作られた元素の一覧表です。一番左の列（１族）をアルカリ金属、左から２番目の列（２族）をアルカリ土類金属、右から２番目の列（１７族）をハロゲン、一番右の列（１８族）を希ガスといいます。

少し復習したところで、今日はここまで～。

やっぱり化学をやるにはこの周期表の２０番までは必ず覚えないといけませんね。

とりあえずこれをマスターすれば基本はＯＫなので、次回はこれを踏まえて・・・続く。。。