水に溶けにくい物質ってなに？高校化学で暗記しとくべき溶けない物質3選
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです。
NaClのようなイオン結晶は、
水溶性であることは、
皆さんよく知っているはずです。
一般的に、
イオン結晶は、
水に溶けやすいものが多い
です。
しかし、
水に溶けないイオン性結晶
も存在します。
高校の教科書では、サラッと
「水に溶けない物質」
として説明されるだけです。
そして単刀直入に
「覚えろ」
としか言われないのです。
これでがむしゃらに
暗記してしまうと、
いろいろな内容と
ごちゃ混ぜになって、
肝心の時に、
思い出せません。
これでは、本番役に立ちませんよね。
しかし、
理由をしっかりと理解する
ことができたら、
記憶として残りやすいので、
肝心な時に
思い出しやすくなります。
というわけで、
イオン結晶なのに水に溶けない
物質について、学んでいきましょう！
高校化学で学ぶ、
水に溶けないイオン性の物質は
塩化銀 AgCl
硫酸バリウム BaSO4
炭酸カルシウム CaCO3
です。
もし、これらの物質が水に溶けたのならば
AgCl→Ag+とCl-
BaSO4→Ba2+とSO４2-
CaCO3→Ca2+とCO32-
というように、電離します。
もともとくっついていたものが、
離れ離れになるのはなぜでしょう？
NaClで説明すると、
電離前は、お互いに引き合って
結合しています。
水分子は極性を持っています。
要するに、
マイナス側にはプラスが、
プラス側にはマイナス
がくっ付きます。
この水分子の結合力により
NaClの結合を無理やり引き離し、
イオンの状態に分離されるのです。
ではこれら３つの物質が電離しないのは
なぜでしょうか？
答えは、
陽イオンと陰イオンの結びつき
が強すぎるからです。
ちなみに、
「同じイオン結合の物質なのに、
水に溶けたり溶けなかったり
するのは何故だろうか？」
という疑問を抱くかもしれません。
実は議論は、とても難しくて、
高校で習う内容では説明できません。
よって、余計に訳が分からなくなる
恐れがあるので、
とにかく
「イオン同士の結合力が強いから」
という風に覚えてください。
ちなみに実際にどのような場面で
使用されているのでしょうか？
塩化銀は、
光に反応するので、
写真フィルムとして使用されています。
硫酸バリウムは、
X線をよく吸収する働き
があるので、
造影剤として、使用されます。
「診断の時に飲むバリウムが辛い」
という話を聞きませんか？
その時に飲んでいるのが、
この硫酸バリウムなのです。
確かに、
硫酸バリウムが水溶性では、
臓器の検査をする前に
体内に吸収されてしまい、
検査には使えないことは
理解できるはずです。
炭酸カルシウムは、
チョークの原材料として
使用されています。
黒板掃除をした後の雑巾を
バケツで洗った時、
雑巾の汚れがバケツに溶けた
記憶はありますか？
初めは溶けてるように感じてても、
それは黒板消しの粉が
水中に拡散している状態なだけで、
時間が経てばバケツの底に
沈澱していったかと思います。
このように、
水に溶けない物質は
日常生活に普通に存在するのです。
身近な物質だと思ってくれたら、
この3つの物質は
記憶に残りやすいと思います。
とにかく今日は
絶対に、
塩化銀 AgCl
硫酸バリウム BaSO4
炭酸カルシウム CaCO3
の3つの物質は水に溶けない
というポイントを確実に
覚えて帰ってください。
今すぐ確実に記憶出来たのならば、
本番でも他の内容と
こんがらがる事なく
思い出す事ができるでしょう。
というわけで、
最後までお読みいただき、
ありがとうございました。
物質が水に溶けるってよくよく考えるとどういう原理？普段気にしない原理を解明しちゃおう！
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです。
皆さんは
「物質が水に溶ける」
というのは、どのような原理で
行われているのか、知っていますか？
よく化学を勉強できているだと、
例えば塩を水に溶かした場合なら、
「水の中で、NaClが
二つのイオンNa+とCl-
に分かれるから、水に溶ける」
という風に説明できると思います。
確かにこの理解であっています。
しかしここで疑問に思ったこと
はありませんか？
「なぜ、水に入った途端に、
電離し始めるの？」
これに疑問を抱けたあなたは、
とてもいい着眼点
を持っている
と思います。
しかし、
ここでこの疑問を解決
できなければ、
今後水溶液について学習していく中で、
常にモヤモヤした気持ち
になり、よくありません。
というわけで、
「水に溶ける」
ということについて、
原理を理解して、
疑問を晴らしましょう！
そもそも、
溶媒である水分子は
極性分子です。
酸素原子の電気陰性度は3.44
水素の電気陰性度は2.2
原子内の電気陰性度の違いから、
原子内に極性が微妙にできるのです。
水分子の場合、
酸素はマイナスを帯びており
水素はプラスに帯びています。
一方、
NaClとして存在しているときは、
お互いにプラスマイナス
で引き合って、
くっついて存在しています。
しかし、
水の中に入ると、
極性の持った水分子の力
によって
NaとCl間の結合が
引き離されてしまいます。
このようにして、
イオンの状態に分離されるのです。
このように、
溶質粒子（ここでいうNaとCl）
が水分子を引き付ける現象を
「水和」
といいます。
そして、
水和している
NaイオンやClイオンのことを
「水和イオン」
といいます。
Na+やCl-
は、熱運動により、
水中に拡散していきます。
そして最終的に全体に均一に
散らばります。
このうようにして、
イオン結晶（NaClなど）は
水に溶解するのです。
いかがでしたか？
水溶液に物質が解ける
ということの裏では、
このような原理が
働いていたことを、
なんとなく理解してくれたと
思います。
これで、あなたは
水に物質が溶ける原理を
説明できるようになった
と思います！
というわけで、今日は
イオンじゃなかった容態から、
イオン状態になってしまう
原理を示したイラスト
を目に焼き付けて
覚えてしまいましょう！
というわけで、
最後までお読みいただき
ありがとうございました。
状態方程式からmol質量を求めれるの？！状態方程式の応用について理解しよう！
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです。
皆さんは
を覚えていますか？
「pV=nRT」
これが状態方程式です。
これを覚えていたらひとまず、
気体の問題を解くこと
は出来ます！
状態方程式を使うと、
p=圧力
V=体積
n=物質量
T=絶対温度
この4つの要素を求める事が出来ます。
実はもう2つ、その気体のについての要素
を求める事ができるのです！
しかも、この残りの2つの要素は、
気体を扱う問題だと
使用頻度が多いです。
つまり、これを理解できていないと、
気体の問題が解けない
のです。
しかし安心してください。
実はこの残りの2つの要素は、
今までに習ってきた知識
を使っているだけ
なんです！
だから、
今までの新しい法則を求める作業
よりも、断然簡単な内容になっています！
では
残りの要素
とはなんなんでしょうか？
それは、
「mol質量(分子量)」
「気体の質量」
を求める事が出来るのです。
気体の状態方程式には、
気体の量を指定するために
物質量、いわゆるmol
を使用します。
つまり、以前学習した
molを求める方法を使えるのです。
molは、
気体の質量÷気体のmol質量
で求める事ができるのです。
要するに、
気体の状態方程式
pV=nRT
の「n」の部分に、さっきの
気体の質量÷気体のmol質量
を組み込んで、
pV=(気体の質量÷気体のmol質量)RT
とする事ができるのです！
一般的に
気体の質量=m(g)
mol質量=M(g/mol)
と置いて、
pV=(m/M)RT
とされます。
この形から、等式変形して
M=mRT÷pV
とすると、
mol質量もしくは分子量
を求めれるのです。
mol質量と分子量は全くの別物ですが、
たまたま同じ値を示すので、
同じ方法で求める事ができるのです。
注意して欲しいのが、
mol質量では単位が必要です。
一方、分子量は無次元量だから、
単位を付けてはいけません。
この違に注意することも忘れないでください。
同じように、
m=MpV÷RT
とすると、
気体の質量を求める事が出来ます。
いかがでしたか？
思ってたよりも既存の知識しか
使用していないので、簡単に感じたと思います。
気体の状態方程式を覚えることも重要ですが、
pV=(m/M)RT
というように、少し応用したバージョンも
使いこなせるようになっていって欲しい
と思います。
応用ができたら、
受験問題で高得点を
確実に狙えます！
というわけで、本日は、
mol=質量÷mol質量
を再び思い出して、
記憶を上書きしていって欲しいと思います。
そして、これをpV=nRT
に応用できると覚えておいてください。
というわけで、
最後までお読みいただき
ありがとうございました！
これだけは絶対に覚えとけ！！それくらい重要な気体の状態方程式を理解しよう。
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです。
皆さんは
「気体の状態方程式」
という言葉を聞いたことはありますか？
「方程式」という言葉が入っているから、
なんだか複雑な事のように
感じてしまうかもしれません。
だからと言って、少し敬遠しているのでは
ないでしょうか？
絶対にそれはダメです！
気体の状態方程式は、気体の問題が出題されれば、
確実に使わないと、問題を解けません。
というよりも、
問題を解き進める事が
一切できなくなります。
この気体の状態方程式を変形させたりして、
また新たな使用方法を導き出す事もできます。
それくらい重要なものですから、
一度覚えてしまえば
気体の問題はほとんど
解けるようになります。
しかも、この気体の状態方程式は、
工学系の大学に入学した後でも出てきます。
この方程式を暗記してしまえば、
大学でも使えてしまうのです。
どれくらい重要なものか、なんとなく
分かってくれたことと思います。
というわけで、
気体の状態方程式とは
どのようなものか、理解しちゃいましょう！
気体の状態方程式とは、
pV=nRT
ここで、
p=圧力 (Pa)
V=体積 (L)
n=物質量 (mol)
R=気体定数=8.31×10^3 (Pa・L /(mol・K))
T=絶対温度 (K)
の事を言います。
なぜこのような式になるのか、
深く理解しなくても、
とにかくこの式を覚えることさえ出来ていれば、
あとは、問題文に書いてある値を、
式に代入するだけで、問題は解く事が出来ます。
さて、ここで新たに
R=気体定数=8.31×10^3 (Pa・L /(mol・K))
という見たことのない定数が出てきました。
この値は実は今までの知識で
導き出す事ができるのです。
以前、ボイル・シャルルの法則を学習しました。
ボイル・シャルルの法則では、
pV/T=k
k=定数
という関係が成り立っています。
ここで、
標準状態、１molの気体について考えます。
p=1.013×10^5 Pa
V=22.4 L
T=273 K
以前、22.4L/mol という、標準状態下での、
1molあたりの気体の体積について
学習しました。
それも、今回使用しています。
これらの値をpV/T=kに代入しますと、
Kの値を求める事ができます。
ここで出てきた 8.31×10^3 (Pa・L /(mol・K))
こそ、「気体定数」というものなのです。
要するに、
pV/T=R (R=気体定数=8.31)
この式を等式変形する事で、
pV=RT
という式を作れます。
しかしこれは1molあたりの気体を表す方程式です。
n molの気体の場合は、
p=1.013×10^5 Pa
V=22.4 L/mol×n mol =22.4n L
T=273 K
（体積Ｖの部分のみ変更）
これをpV/T=k に代入すると、
8.31×10^3n (Pa・L /(mol・K))
pV/T=Rn (R=気体定数=8.31)
この式を等式変形する事で、
pV=nRT
という式を作れます。
ボイル・シャルルの法則より、
気体の状態方程式 pV=nRT
を導き出せるという事が
わかったと思います。
この
pV=nRT
は絶対に覚えなければいけません。
寝る前に10回は唱えて、夢の中まで
pV=nRT
が出てくるくらいにして、
確実に覚えていって欲しいと思います。
というわけで、
ここまでお読みいただき、
ありがとうございました。
ボイル・シャルルの法則って？よく使うから分からないとヤバい？？ボイル・シャルルの法則について理解しよう！
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです！
皆さんは
「ボイル・シャルルの法則」
を聞いた事がありますか？
この法則は、
気体の問題を解く際に
必ず必要になってくる法則です。
だからこの法則を理解できていないと、
気体関係の問題で、
確実に苦労します。
この法則を理解した上で無いと、
解けないように作られている問題も存在します。
ですので、確実に理解していかなければ
ならないのです。
また、このボイル・シャルルの法則を利用して、
また別の関係が導き出されたりもします。
それほど重要な法則なので、
皆さんには確実に覚えてもらう必要が
あるのです。
この法則を理解することさえできれば、
気体の問題は悠々と
解く事が出来ます！
という事で、ボイル・シャルルの法則を
理解しちゃいましょう！！
まずは定義から見てみましょう。
「一定量の気体の体積は圧力に反比例し、
絶対温度に比例する」
実はこれ、ボイルの法則の定義と、
シャルルの法則の定理が合体しただけなのです。
ボイルの法則は、
「一定温度で、一定量の気体の体積は圧力に反比例する」
シャルルの法則は、
以前、このように習ったと思います。
「比例」「反比例」
という言葉が出てくる、
要するに関係式を立てる事が出来るのです。
ボイルの法則の場合、
体積=比例定数÷圧力
等式変形すると、圧力×体積=比例定数
一定温度の場合、比例定数は
変化することはないので、
圧力①×体積①=圧力②×体積②…A
という関係が成り立ちます。
シャルルの法則の場合、
体積=比例定数×絶対温度
等式変形ふると、体積÷絶対温度=比例定数
一定圧力の場合、比例定数らは
変化する事がないので、
という関係が成り立ちます。
このAとBの式を組み合わせる事で、
(圧力①×体積①)÷絶対温度①
=(圧力②×体積②)÷絶対温度②
というような、二つの法則の混ざった、
ボイル・シャルルの法則を
導く事ができるのです。
この関係性がわかれば、
二つの気体の圧力、絶対温度、
片方の気体の体積
が分かっている状態の時、
もう一つの気体のの体積の値を
導き出す事ができるのです。
これが、ボイル・シャルルの法則を使えば、実際に問題に使える、という事なのです！
とにかく、ボイル・シャルルの法則とは、
ボイルの法則とシャルルの法則が
混ざった便利なもの
だということを覚えてください。
今日中に、
(p1×V1)÷T1=(p2×V2)÷T2
p=気体の圧力
V=気体の体積
T=気体の絶対温度
という関係を確実に暗記してください。
この関係だけでも理解できたら、
気体の問題は数値をこの式に代入する
だけで求める事ができるようになります。
というわけで、
最後までお読みいただき、
ありがとうございました。
シャルルの法則って何？ 科学の基礎を完璧に理解してしまおう！
こんにちは。
Tsuyo-piです！
皆さんは
「シャルルの法則」
という言葉を聞いたことはありますか？
「今まで色んな法則を学んできたから、
ごちゃごちゃになって訳分からない」
と思ってしまっている人もいることだと思います。
このような「法則」は、
化学を説明する際になくてはならない、
いわゆる国語で言う「日本語」のような
ポジションにあるほどの重要なものです。
この法則が無いと今の化学を説明できないのです。
また、これらの法則は問題文には
掲載されていないので、
自身で法則を覚えて、使いこなせるようになる必要があるのです。
法則を覚える事が出来なければ、
問題を解く事が
出来ません。
一切問題を解き進める事が出来ず、
途方に暮れるだけになります。
これでは「受験勉強」
という競争に勝つ事が出来ません。
逆に、法則をよく覚える事が出来たら、
解き方が不思議と
分かってくるのです。
というわけで、シャルルの法則を
今すぐ頭に染み込ませましょう！
まずはシャルルの法則の定義を
確認してみましょう！
一定圧力で一定量の気体の体積は、
絶対温度に比例する。
簡単にいうと、
袋に入ってる空気は温度を上げるごとに
どんどん膨らんでいく
という事です。
レトルトのカレールーを電子レンジで
加熱する際、普通は袋に穴を開けますよね？
もし開けなければシャルルの法則に則って、
カレーの温度(パック内の温度)が高くなるにつれて
袋が膨らみ、しまいには爆発してしまいます。
だから、パックに切れ目を入れるのです。
定義に当てはまると、
一定圧力=大気圧
一定量の気体=レトルトパック内の空気
絶対温度=パック内部の温度
と言うふうになります。
では「絶対温度に比例する」とは、
どう言うことなのでしょうか？
例えば、
20℃の時のパック内の気体の体積を20mL
とします。
このパックを加熱すると、
40℃でパック内の体積が80mLとなりました。
2倍の気温になると、体積は4倍に
なっていますよね。
このように、
温度が上がると、体積も大きくなる
と言う関係を「比例」というのです。
ちなみに、シャルルの法則では「絶対温度」
と言うものを使用します。
本来は摂取(℃のこと)にを使うのではなく、
これに+273をした値(これを絶対温度と言う)
を使用しなければなりません。
「273」という値も重要になってきますから、
合わせて覚えて欲しいと思います。
とにかく、今すぐ
「温度が上がれば、体積も大きくなる」
というポイントを押さえてくれれば、
シャルルの法則は理解できると思います。
寝る前にでも、
「温度が上がれば、体積も大きくなる」
という事が、シャルルの法則の真髄だと
思い出してくれれば、記憶に残りやすいと
思います。
というわけで、
最後までお読みいただき、
ありがとうございました！！
22.4L/molってどうやって使うの？新しい物質量の求め方をマスターしよう！！
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです！
突然ですが皆さんは
「22.4L/mol」
という数値は見た事があるでしょうか？
高校化学では、物質量、すなわちmolを
求める方法を一番最初に学びます。
物質の質量と、mol質量を使ってmolを
求める方法は以前学んでくれたと思います。
実はもう一つ、
molを求める方法があります。
それが22.4L/mol、すなわちモル体積
を使用する方法です。
体積を絡めた問題では、この22.4L/mol
を使ってmolを求める、という問題は必ず
出題されます。
ただし、
気体以外の問題でmolを求めるとなると、
普通にモル質量を使用することとなります。
すなわち、この重要な22.4L/molを使う問題は
限定的で、そのせいで忘れてしまう事が
多々あるのです。
molを求める問題は、
解けて当たり前と捉えられています。
だから、
解けなかったら相当ヤバいです。
受験で周りと同じ土俵にすら立てません。
そもそもmolを解けないと、
それ以降の問題が
解けないので、
得点を得る事が
出来ません。
それくらい、molを求める作業は重要なのです。
molを求める力
を身に着ける
だけで、
解ける問題を
大幅に増やす
ことができます！
というわけで、22.4 L/molを使うmolの求め方
をマスターしちゃいましょう！
そもそもなぜ
「22.4」
という数字を使うだけで、
molを求めれるのでしょうか？
この22.4は、気体が標準状態で使えます。
標準状態の気体とは、
1気圧=1013hPa
0℃=273K
である空間に存在する気体のこと
を表します。
後々習う、
「気体の状態方程式、PV=nRT」
を使って、「V」を求める事で、
「22.4」を説明する事が出来ます。
ここで、
P=気圧=1013hPa
R=気体定数=8.31 J/(K･mol)
T=絶対温度=0℃=273K
n=物質量=1mol
これを気体の状態方程式
に代入すると
V=22.4 L/mol
と出てくるのです。
つまり標準状態の気体では、
1molあたり22.4L気体が含まれる、
という事がわかるのです。
このようにして、
「22.4」
という値が生まれてくるのです。
では問題文では
どうやってmolを求めるのでしょう？
問
標準状態で2Lの気体がある。
この気体の物質量を求めなさい。
こんな感じで出題されます。
ちなみに物質量とはmolのことです。
計算式は、
2L÷22.4lL/mol＝0.089… mol
という風にします。
たったこれだけです。
ここで注意してほしいのは、
気体の量を表す単位についてです。
例題では「L」でしたが、
「mL」で書かれている場合
もあります。
この場合は、mL÷1000して
Lに戻してあげる必要があります。
「単位は必ずそろえる」
これは、化学の計算問題には
欠かすことのできない、
鉄則です。
22.4L/molを使用して物質量を
求める際は、単位を
「L」
にすることを
忘れないでください。
とにかく、今日は寝る前に
22.4L/mol
を10回唱えましょう。
この数値さえ覚えてしまえば、
気体の物質量の求め方は
完璧です！
というわけで、
最後までお読みいただき、
ありがとうございました。
