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けみすとのきまぐれ - 化学の基本概念

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 およそ化学反応というのは、電子の振る舞いが鍵になっている。だから、分子のなかで電子がどういうふうに分布しているか、そして反応する時にどのように電子が移動するのか、ということを、よくイメージすればいい。有機化学は、特にそうだ。


 分子の中で電子がどういうふうに分布しているかを知るには、電気陰性度が手がかりになる。最強がフッ素で4.0、次いで酸素が3.5、窒素が3.0、炭素が2.5、水素が2.1。この数字、電気陰性度は、その原子がどのくらい強く電子を原子核に引きつけようとするかの目安だ。覚えておくと便利。数字が大きいほど強く引っ張り込む。特にフッ素、酸素、窒素は三強だ。100余りある元素の中でもっとも大きな電気陰性度を持ち、水素結合を作る。


 電気陰性度と合わせて知っておきたいことは、正電荷と負電荷は引き合う一方、正電荷同士、負電荷同士は反発するということだ。とても基本的だけど、どことどこが反応するかの重要な手がかりになる。同じ符号の電荷を持った部分は近づきにくいが、違う符号を持つ部分同士は引き合って近づき、時として引き続き化学反応を起こす。こうして起こる反応では、電子が密に存在し負電荷を持つ原子から、電子が少なく正電荷を持つ原子へ、電子が動いて結合ができたり切れたりする。


 無機化学だと、イオン化傾向が重要だ。これも、電子の振る舞いに関する情報だ。


 エネルギーについて考えることも大切だ。電磁気学の見方でいえば、電子は原子核に近いほど安定である。ある1つの原子については、1価の陽イオン<中性の原子<1価の陰イオンの順に安定である。

 化学反応が自発的に進む場合、反応の前後でエネルギーを比較すると、反応前より反応後の方が安定な物質だ。


 化学平衡も大切な概念だ。可逆反応について考えるときに特に威力を発揮する。



 いくつかの基本概念を挙げた。それぞれ、もっと言葉を尽くす必要があるから、挙げただけでここでは詳しく説明しないけれど。電子のこと、エネルギーのこと、化学平衡のこと。もういくらかあるかもしれないが、とりあえず。化学を勉強していて新しいことを知ったとき、必ず、基本概念にそってその理由を考えてみてほしい。「へえ、こんなことがこの世で起こるんだ。どうしてこんなことが起こるんだろう?」といった具合だ。(別に化学に限ったことではないけれど、)「なんでかな?」と考えてほしい。そうやっていくうちに、次第に視界が開けてくるだろう。

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