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アルミニウム(Al)


 どうもこんばんはライネです。
 今日はアルミニウムです。


 以前説明したように、ボーキサイトから電気分解などを応用して作る元素ですね。
 あの時は電気分解とか、イオンとか言われてもどういう事か理解できませんでしたが、
 電子を捨てて陽イオンとなったアルミニウムと、電子を拾って陰イオンとなった酸素イオンが
 電気によって別々に分かれるという話がやっと理解できました。

ホールエール法


 これでひとつ、工業編で解らなかった壁を乗り越えたことになります。
 化学や物理を把握しなければ、工業が理解できないというのがお分かりいただけたでしょうか?

ホウ素・アルミニウム

 さて、周期表を見るとアルミニウムは、ホウ素と縦の並びが一緒なので、
 ホウ素と似たような性質があるハズなのですが、
 実はアルミニウムは金属、ホウ素は半金属という金属と非金属の中間にあるそうです。
  ※なお、アルミニウムの次に登場するケイ素も半金属です。


 周期表の縦の並びは基本的には似通った傾向にあるのですが、
 ホウ素とアルミニウムのように、たまに異なる性質を持つ組み合わせもあるようです。

 どうやら、このあたりはほかの元素とのくっつきやすさ(電気陰性度)にかかわりがあるらしく、
 他の元素とのくっつきやすさは、以前、フッ素とネオンの時にも説明しましたが、
 「一番外側の電子の数が一緒なら、軽い元素のほうが強い」傾向にあるのだそうです。

 
 つまり、最も外側の電子の数が同じアルミニウムとフッ素の場合、
 フッ素の方が他の元素とくっ付きやすいというわけです。
 また、くっ付きやすさが一定以上大きくなると、足りない電子を共有しようとするタイプの結合をするそうです。

水素とヘリウム2

 水素や炭素がこのタイプの繋がり方をしましたね。
 一方、金属であるアルミニウムの場合は昨日説明した金属結合です。

金属結合


 どうやら周期表で見てみると、
 オレンジ色の元素はホウ素のように、電子を共有するタイプの結合の方がしやすいらしく、
 金属と非金属の中間の性質をもつようです。
半金属
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ケイ素(Si)とシリコーン

 どうもこんばんはライネです。
 今日は14番目の元素、ケイ素について見ていきましょう。

半金属

 ケイ素は昨日説明したホウ素と同じく、金属と非金属の中間に位置している元素です。
 これらを「半金属」と呼んでいるらしいのですが、どうやら何をもって半金属とするかは曖昧らしく、
 資料によっては例えばお隣のアルミニウムなども半金属と分類されることもあるようです。


 とはいえ半金属というものを性質に注目してみてみると、
 「金属よりは電気を通しにくいものの、全く通さないわけではない」
 という「半導体(はんどうたい)」と呼ばれる性質を持っているのだそうです。

 この性質が、コンピューターなどを作る上でとてつもなく価値があることなのだそうですが、
 ここはまた今度説明しようと思います。



 そんな、とても重要な半導体を作る上で、良く使われているのがケイ素です。
 ケイ素は地球表面にたくさんある元素で、実際ほとんどの石に交じっている、
 かなりありふれた元素です。

 ただし、ほとんどのケイ素は「二酸化ケイ素」という形で存在していて、
 ここからケイ素を取り除くには、アルミニウムと同じく電気分解をする必要があるそうです。

 
 ちなみに、ケイ素を英語で「シリコン」と呼ぶのですが、
 とてもよく似たものに「シリコン(シリコーン)」と呼ばれる物質があります。
 シリコーンはケイ素と酸素などを混ぜて作った物質なので、全くの別物ではないのですが、
 呼び名が似ているのが紛らわしいですね。

 コンタクトレンズなどに使われるのがシリコーンで、
 半導体として使われるのがシリコン(ケイ素)なので、
 このあたりお間違いの無いように気を付けましょう。

ケイ素とリンと生物学


 どうもこんばんはライネです。

 今日は元素とご飯の関係について見てみようと思います。
 以前、炭素や酸素は人が生きていく上で必要な元素だという話をしましたが、
 他にも様々な元素が必要なのだそうです。

 このような不可欠な元素を「必須元素」と呼んでいるようです。
 また必須元素は、比較的多く必要とする主要元素(多量必須元素)と、
 それほど多くが必要ではない微量元素(微量必須元素)に分かれています。
  ※もしくは、多量、少量、微量、超微量と4段階で分ける場合もあるようです。
 

 ちなみに現在の時点では、微量(超微量)元素については、
 何がどこまで必要なのか、本当のところは解っていないようです。

 そもそも、何が必要なのか知らなくとも、実際には生きているわけなので、
 普通に生活していれば、意図して摂取しようと思わなくても、
 何らかのルートで入ってくるものなのでしょう。

 強いて言えば、長期間完全に隔離された空間、たとえば宇宙で生活をしようとしたときに、
 やっぱりほんの少し必要だったということがあるかもしれませんが・・・。


 細かいところはさておき、必須元素の中でも多くの割合を占めているものは、
 水素、炭素、窒素、酸素そしてリンとカルシウムなどがあります。

 人間と他の動物や植物、バクテリアなどの細菌類とでは必要とするものに違いがあるのですが、
 今から数年前に、「リンを必要としない生物がいるのでは?」
 と、話題になったことがあるそうです。

 ところが詳しく調べてみたらやっぱりリンが無いとだめだと言うことが解ったため、
 現在も、これらが無ければ生物は生きていけないと考えられているようです。


 
 また、SFの世界では炭素の代わりにケイ素を使った生物と言うものが登場します。
 (スプリガンの中にも出てきました)
 確かに炭素とケイ素は外側の電子の数が一緒なので、ケイ素生物はいてもおかしくない気がしますが、
 ケイ素は炭素ほど多くのくっつき方ができないらしく、今の所は存在が否定されているそうです。

リンと同素体


 どうもこんばんはライネです。
 今日はリンのお話です。

リン

 実は酸素や炭素もそうだったのですが、リンは複数の「同素体(どうそたい)」をもつ
 元素なのだそうです。
 

 同素体と良く似た言葉に「同位体」というものがありましたが、
 あくまでも呼び名が似ているだけで別物です。

 同素体とは「同じ元素を使っていても、並び方が違うので異なる性質をもっているもの」で、
 同位体とは「同じ数の陽子を持つけれども、中性子の数が違う原子」です。
 ちなみに、この他にも「同重体」、「同余体」、「同中性子体」など、
 似たような言葉はたくさんあるのでご注意ください。



 もう少し噛み砕いていうと、同位体とは性質的には同じ元素だけれども、
 重さが違う別物だったのに対し、
 同素体というものは同じ元素の中での「集まり方」の違いです。

 例えば私とあなたは生物としては同じヒトですが、別人ですよね。
 この違いが同位体のようなものです。

 一方、例えば10人集まって縦横に列を作って並んでいる時と、
 みんなで組体操のように重なり合ってる時の違いが同素体のようなものだと思ってください。

同素体

 
 リンの同素体には「白リン」、「黒リン」、「紫リン」、「赤リン(紅リン?)」等があるそうです。
 それぞれ集まり方の違いによって、性質に違いが生じていて、
 例えば、黒リンは半導体になるけれど、紫リンはあまり電気を通さないとか、
 白リンは毒だけれども、他のリンは毒じゃないとか、なかなか複雑な性質を持っているそうです。

リンの同素体


 なお、マッチの頭についている燃える部分ですが、
 昔は黄リン(白リンに少し赤リンが加わった物)が使われていたらしいです。
 けれども、白リンは60℃で燃えるという性質を持っているので、
 ちょっとしたはずみで燃えてしまうため、その後は発火点が260℃の赤リンが主体となり、
 現在はそもそもリンは使われていないのだそうです。

硫黄(S)


 どうもこんばんはライネです。
 今日は硫黄(いおう)です。

硫黄

 硫黄は、いわゆる温泉の臭いで、ゆで卵の臭いも硫黄に原因があるそうです。
 漫画「ドリフターズ」の中では織田信長が「なんか屁を粉にしたってカンジのやつ」と言っていましたが、
 これは硫黄と水素が結びついた「硫化水素」のもつ「腐卵臭(ふらんしゅう)」というもののようです。
 なお、純粋な硫黄は特に臭いはないそうです。

 実際に身体の中には硫黄も取り込まれており、分解された他の元素や体内で出てくるガスがおならの原因なので、
 平野先生独特の言い回しではありますが、あながち間違いとは言い切れない表現のようです。
 

 Wikipediaによれば、「すりつぶした木炭」に「硫黄」を加えたものを皮袋に入れ、
 動物の排泄物が微生物に分解されてできた「硝酸カリウム(硝石)」と水を少々混ぜ、
 よく擦り潰してから布に出し、圧力をかけて固めたものを乾燥させれば黒色火薬となるそうです。
 わりと作れてしまうものに聞こえますが、ご家庭で行うには、硝石を作る作業が過酷すぎますね。
 ぜひ、異世界や無人島(硫黄が手に入るか難しいですが)に数年暮らさなければならなくなったら、
 実験してみてください。
  ※その際はいろいろと気を付けて作業してください。



 さて、化学的に硫黄を見てみると、どうやら硫黄もリンと同じように多くの同素体を作るようです。
 現在の所全ての元素の中で最も多くの同素体を作るとも言われています。

 昨日も説明したように同素体とは、原子同士の並び方の違いなので、
 硫黄の同素体にはそれぞれ硬くなったり、ゴムのようになったりするものがあるそうです。

 なお、基本的に硫黄は火山などで取れるのですが、
 どうやら石炭や石油の中にも混ざっているそうです。

 そのまま石油を燃やしてしまう場合、硫黄が空気中に出ていき、
 これが酸性雨の原因になるということで、現在では石油から硫黄を取り除く作業を行っているため、
 石油の精製時に硫黄はたくさん手に入るのだそうです。
プロフィール

ライネ

Author:ライネ
ライネと申します。
先生の家に居候するラザフォード人です。
現在この世界のことを勉強中。
リンクとかもろもろ含めて商業的利用以外ならご自由にどうぞ。面白そうな企画には飛び乗ります。

合言葉は「真面目な事を不真面目に!」
記事の真偽は自己責任でお願いします。

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