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放射能

放射能 ：原子核が放射線を放つ性質

放射性物質 ：放射能をもつ物質 （同位体の中で放射能をもつ物質→ 放射性同位体 ）

放射線

α線 4

2 Heの原子核の流れ　透過力…弱

β線　電子の流れ

中 強

γ線　電磁波

次のような問題ででるから練習してね。

2　参考書編

例①

234 92 U がα崩壊したらどうなるか。

234 92 U　→

90 Th + トリウム

4 2 He

α 崩壊の意味は、質量数を 4 引いて 原子番号を 2 引けという意味。

230

ウラン

例②

218 84 Po がβ崩壊したらどうなるか。

－

218 84 Po　→

85 At + e

β 崩壊の意味は、質量数はそのままで 原子番号をひとつ足せという意味。

218

ポロニウム

アスタチン

例③ 226

88 Ra がα崩壊を２回したのちβ崩壊を 2 回したらどうなるか。

－ 4

－ 4

226 88 Ra→

222 86 Rn →

218 84 Po →

218 85 At →

86 Rn

218

－ 2 +1　+1 α崩壊　α崩壊　β崩壊　β崩壊 － 2

ちなみに γ 崩壊はそのまま書く。

226 88 Ra→

88 Ra

226

参考書編 3

スペクトル

光は波の性質を持っている。

波長

波長による光の色の変化

波長が短い

波長が長い

波長 (nm)

400

450 500

550 600 650

水色

紫 青

緑

黄 橙 赤

可 視 光

紫外線

赤外線

大

エネルギー

小

私たちの周りには色々な光があって、目に見えるのは 380nm ～ 800nm までなの。 380nm より短い波長は紫外線といってエネルギーが 髙い（だから肌が日焼けしたりする）よ。 800nm より長い波長は赤外線。 波長の長さとエネルギーの強さは反比例なので、光の 色からエネルギーの強さを推測することができるよ。

O 殻 N 殻 M 殻 L 殻 K 殻

例えばO殻にあった電子が L殻に移動すると、その分エ ネルギーが安定になるので、 余ったエネルギーは固有の色 として発色する。

青色 ( 434 nm )

水色 ( 486 nm ) 赤色 ( 656 nm )

原子核

4　参考書編

イオン結合の強さ

イオン結合の強さには２つの規則性がある。 ① 電荷の絶対値が大きい方が強くなる。 A + + B － →　AB 弱い A 2+ + B － →　AB 2 A + + B 2－ →　A 2 B A 2+ + B 2－ →　A 2 B 2 強い ②イオン間の距離が小さい方が強くなる。 NaF 弱い

電荷の引き合いが 強い方が強い結合 だよね。

F は L 殻、 Cl は M 殻。 Br は N 殻なので、 Na との距離が遠くなるよ。

NaCl NaBr

強い

参考書編 5

電子の軌道

電子軌道と分子の形

電子殻をさらに詳しく見てみよう。 電子殻は電子が入っていく順番に K 殻、 L 殻…と あったけど、その中に種類があるよ。

K殻 2コ L殻 8コ

1 ｓ軌道 （2コ）

2ｓ軌道（2コ）と2 ｐ軌道 （6コ） M殻 18コ 3ｓ軌道（2コ）と3ｐ軌道（6コ）と3 ｄ軌道 （10コ）

ｓ 軌道には最大で電子が 2 コ ｐ 軌道には最大で電子が 6 コ ｄ 軌道には最大で電子が 10 コ入るよ。

例えば Heは電子が２コなので、1ｓに2コで1ｓ 2 Ｏ（電子が8）は1ｓ 2 2ｓ 2 2ｐ 4 Ａr（電子が18）は1ｓ 2 2ｓ 2 2ｐ 6 3ｓ 2 3ｐ 6 という風にあらわすことができる。

6　参考書編

電子は原子核にクーロン力で引き寄せられているので、安定な順番に電 子が入っていく。

4ｐ

3ｄ

第 1 周期 2 第 2 周期 8 第 3 周期 8 第 4 周期 18

4ｓ

3ｐ

3ｓ

2ｐ

2ｓ

1ｓ

まず １s に ２ コ入って、次に ２s に 2 コ、そ の後 ２p に ６ コ、 ３s ３p ４s ３d ４p …の 順に入っていく。

周期表で見ると

周期

He 1s Ne

1

Ｈ

1s

F

2

O

N

B

C

Li

Be

2s

2p

Ar

Cl

S

P

Al

Si

Na

Mg

3

3s

3p

Kr

Br

Se

As

Ga

Ge

Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

K

4

4s

3d

4p

参考書編 7

その他に有機化学（炭素を中心とする化学）で、混成という 考え方があるので説明しておくね。

炭素Cの電子軌道（Cの原子番号は6）

1ｓ 2ｐ 2ｓ エネルギー

C 2 H 6 エタン

H　H

４方向に等価の 手が出ている

H　C　C

H

C

H　H

H が３つ

C-C 単結合

1ｓ 2ｐ 2ｓ

同じエネルギーの ４コ の不対電子を 持ちたい （４方向）

1s sp 3

S とｐ3 つで 混成する

sp 3 混成

C 2 H 4 エテン

（エチレン）

H H

H H

C

C

3 方向に 手が出ている

C

二重結合 （多重結合用）

H が２つ

1ｓ 2ｐ 2ｓ

1s sp 2 2ｐ

同じエネルギーの ３コ の不対電子を 持ちたい （３方向）

C-C 単結合

S とｐ２つで 混成する

sp 2 混成

C 2 H 2 エチン

（アセチレン）

H　C C

H

２方向に 手が出ている

C

三重結合 （多重結合用）

H が１つ

1ｓ 2ｐ 2ｓ

1s sp 2 2ｐ

同じエネルギーの ２コ の不対電子を 持ちたい （２方向）

C-C 単結合

S とｐで 混成する

sp 混成

8　参考書編

高分子化合物

高分子化合物とは 分子量10000以上の化合物 単量体 をつなげていくことで 多量体 になる。 モノマー ポリマー 高分子化合物 天然高分子化合物 …デンプン、タンパク質など

合成高分子化合物 … 付加重合 や 縮合重合 などによって 作られた多量体

多重結合が開いて重合していく様子を 付加重合というよ。

ポリ袋やプラスチック容器などになる。

ポリエチレン

エチレンを 付加重合 して作る。

エテン（エチレン）

ポリエテン（ポリエチレン）

H　H

付加重合

H

H

ｎ

C　C

C　C

ｎ は重合度 （単量体の繰り返しの数）

H

H

H　H

ｎ

H　H

H　H

H　H

H

H

H

H

H

H

C　C

C　C

C　C

…

…

C　C

…

…

C　C

C　C

H

H

H

H

H

H

H　H

H　H

H　H

二重結合を切り離し、となりの分子と次々手をつないで高分子になる （付加重合）

参考書編 9

水などの簡単な分子が取れて手をつなぐことを 縮合重合というよ。

ポリエチレンテレフタラート（PET) PETボトルやフリースなどになる。 テレフタル酸とエチレングリコールを 縮合重合 して作る。

水分子が取れることで手をつなぎながら高分子になる。 （縮合重合）

ｎ

ｎ

H　O　C　C 6 H 4 C　O　H ＋ H　O　(CH 2 ) 2 O　H O O テレフタル酸 エチレングリコール

縮合重合

C　C 6 H 4 C　O　(CH 2 ) 2 O O O ポリエチレンテレフタラート

HO

H

ｎ

10　参考書編

中和滴定

二段階中和滴定

Na 2 CO 3 はHCｌと二段階で反応する。 Na 2 CO 3 ＋ HCｌ→NaHCO 3 ＋ NaCl NaHCO 3 ＋ HCｌ→NaCl＋ H 2 O ＋ CO 2 ①と②をまとめて書くと Na 2 CO 3 ＋ 2HCｌ→2NaCl＋ H 2 O ＋ CO 2

…① …②

Na ２ CO ３ 水溶液の滴定曲線

第 1 中和点

pH 曲線が二段階になるので、 よく出題されるよ。

10

フェノールフタレイン 変色域

pH

5

メチルオレンジ 変色域

第２中和点

0

V 1

V 2

HCl 滴下量

重要なポイントはV 1 ＝ V 2 になることだ。 ①の式 ②の式 つまり

Na 2 CO 3 →NaHCO 3 …①の反応が終わらなければ NaHCO 3 →NaCl　…②の反応は起こらない。

参考書編 11

混合溶液 の二段階中和滴定 このことを利用してNaOHとNa 2 CO 3 をHClで滴定すると、以下のよ うな滴定曲線になる。

混合 (NaOH ＋ Na ２ CO ３ ) 水溶液の滴定曲線

第 1 中和点

10

フェノールフタレイン 変色域

pH

5

メチルオレンジ 変色域

第２中和点

0

V 0

V 1

V 2

HCl 滴下量

必ずV 1 ＝V 2 になることと、V 0 ＋V 1 はNaOHとNa 2 CO 3 （一段階目）を 中和するのに要したHClの量になることに注意。

12　参考書編

塩の加水分解

塩の加水分解 弱酸や弱塩基のイオンが水と反応して、酸や塩基を生じる反応

強酸 ＋ 弱塩基 → 水 ＋ 酸性の塩 HCl ＋ NH 3 ＋ H 2 O→H 2 O ＋ NH 4 Cl NH 4 Clは　NH 4 Cl →NH 4

＋ ＋Cl － に電離したあと、加水分解で

＋ ＋H

2 O →← NH 3 ＋H 3 O ＋

NH 4

を生じるために酸性を示す

弱酸 ＋ 強塩基 → 水 ＋ 塩基性の塩 H 2 O＋CO 2 ＋ NaOH→H 2 O ＋ NaHCO 3 H 2 CO 3 NaHCO 3 は　NaHCO 3 →Na ＋ ＋HCO 3 －

に電離したあと、加水分解で

－ ＋H 2 O →← H 2 CO 3 ＋OH － を生じるために塩基性を示す

HCO 3

強酸 ＋ 強塩基 → 水 ＋ 中性の塩 HCl ＋ NaOH→H 2 O ＋ NaCl

水中ではNa ＋ とCl － に100％電離している

強酸と強塩基の塩は加水分解しないので中性だよ。

参考書編 13

ヨウ素滴定

ヨウ素滴定

－ を利用した酸化還元滴定のこと

ヨウ素I 2 やヨウ化物イオンI

①ヨウ素酸化滴定（ヨージメトリー） 還元剤を定量　H 2 S　SO 2 ②ヨウ素還元滴定（ヨードメトリー） 酸化剤を定量　H 2 O 2 Cl 2

①ヨウ素酸化滴定

濃度の分からない還元剤を加える

還元剤により I 2 の一部は還元され I

－ となる

この部分を滴定

余った I 2

還元剤

決まった量の I 2

I 2

余った I ２ を滴定することで未知の還元剤の量を知る。

②ヨウ素還元滴定

濃度の分からない酸化剤を加える

酸化剤により I － の一部は酸化され I

2 となる

酸化剤

過剰の I －

I －

この部分を滴定

生成された I 2

生成された I ２ を滴定することで未知の酸化剤の量を知る。

つまり①も②も、 I 2 を滴定することで酸化剤（還元剤）の量 を知ることができるよ。

14　参考書編

I 2 の定量方法 （①②の続き　共通） I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 →2NaI + Na 2 S 4 O 6 I 2 をチオ硫酸ナトリウムで滴定して量を求める。 I ２ の色が無くなったところが滴定の終点なんだけど、分か りにくいから指示薬として少量のデンプンを加えるよ。 ヨウ素デンプン反応は非常に鋭敏で I ２ ーデンプンの青紫色 が無くなったところが終点ね。

参考書編 15

COD

COD（化学的酸素要求量） 水がどれくらい有機物で汚濁されているか、化学的に酸化してして知る 方法。 試料をKMnO 4 などで酸化し、その量をO 2 の質量に換算する。 COD[mg/L]が5mg/L以上では汚れた水質であると言われている。 計算のポイントはKMnO 4 mol/LをO 2 mg/Lに換算するところで MnO 4 － +5e － +8H + →Mn 2+ +4H 2 O ×4　4MnO 4 － +20e － O 2 +4H + +4e － →2H 2 O ×5　5O 2 + 20e － の関係により、4molのMnO 4 － と5molのO 2 が電子的に等価であるた め、得られたMnO 4 － のmol/Lを―5 4 倍してO 2 のmol/Lを求める。

16　参考書編

金属の精錬

鉱石から酸化還元反応を利用して金属を得ることを 精錬 という。 鉄（Fe）の製造 CO 2 + C→2CO 2C+O 2 → 2CO

Fe 2 O 3 + 3CO→2Fe + 3CO 2 （Fe 2 O 3 + 3C→2Fe + 3CO）

てっこうせき 鉄鉱石 (Fe 2 O 3 ） コークス (C ） 石灰石 (CaCO 3 ）

O 2 とくっついて CO になる

CO 2

鉄鉱石中の不純物の SiO 2 や A l 2 O 3 を除去する目的

Fe 2 O 3

だんだんと酸素の割合が 減ってくる

Fe 3 O 4

コークスを燃焼し、 CO ガスが発生

CO

FeO

熱風（ O 2 ）

スラグ

せんてつ 銑鉄

( 約 4 ％の C を含む )

Fe

溶鉱炉

O 2

こう 鋼

( 約 1 ％の C を含む )

銑鉄 てん　ろ 転炉

スラグは、まあゴミのような感じだよ！ でもたくさんでてくるから、セメントに混ぜて有効利用している らしいよ。 鉄は鉄鉱石（酸化鉄）を CO で還元して作るってことを覚えて おくことが大切なんだって。

参考書編 17

アルミニウム（Al）の製造 Alは両性元素（両性金属）…酸にも塩基にも溶ける。 製造方法 濃NaOH 水で希釈 ボーキサイトー→Na[Al(OH) 沈殿

白い粉末

焼成 4 ]ー→Al(OH) 3 ー→Al 2 O 3

テトラヒドロキシドアルミン酸 4 OH ナトリウム

酸化アルミニウム

アルミニウムの 原料となる鉱石

（アルミナ）

アルミナを 融解塩電解 する

＋

アルミナは融点が高いので、 氷晶石で融点を下げる。

CO、CO 2

C ＋ O ２－ → CO ＋ 2e － C ＋2 O ２－ → CO 2 ＋ 4e

ナミある風呂 Na 3 Al F 6

氷晶石 （Na 3 AlF 6 ）

－

A l 3 ＋

A l 3 + ＋3e － → A l

O ２－

Al

Al

2 O 3

－

( 融解状態）

アルミニウムは融解塩電解で得る典型的な金属なんだよ！

18　参考書編

水酸化ナトリウムの製造

水酸化ナトリウムの製造（陽イオン交換膜法）

隔膜法の問題が出たら、これと同じ解き方をしよう。

陽イオンだけ通過させる

陽イオン交換膜

+

+

－

－

Cl 2

H 2

Cl 2

H 2

Cl －

H ＋

Cl －

H ＋

NaOH NaOH

Na ＋

OH －

Na ＋

OH －

Na ＋

Na ＋

Cl － OH －

Cl － OH －

OH －

H ＋

OH －

H ＋

H ＋

H ＋

食塩水 水

陽極　2Cl － →Cl 陰極　2H 2 O+2e

－

2 + 2e

陽極室の食塩水は薄くなる

－ →H

－

2 + OH

陰極室は水酸化ナトリウムができる

参考書編 19

20　参考書編

参考書編 21