高校化学再入門 vi まえがき ……………………………………………………………… iii ①理科って何？ ……………………………………………………… 2 理科の表現のしかた 2／ものさしを決めよう 2／数式化して考える 4 しっ得 メガ，ギガ，ナノ… 接頭語のいろいろ 3 ②化学って何？ ……………………………………………………… 5 化学という言葉はどこからきたの？ 5／化学変化とは結合の変化である ①物質の三態って何？ ……………………………………………… 8 8／熱を加えれば状態が変わる 物質の三つの状態 5 8／状態の違いはエネル ギーの違い 9 ②周期表って何？ ………………………………………………… 11 原子の背番号 11／縦のグループ，横のグループ 12 ／周期表から性質がみ える 13 こぼれ話 周期表発見秘話 ③原子って何？ 14 …………………………………………………… 15 原子説を考えた人たち 15／原子はこんなかたちをしている 16／電子の居 場所 17／そんなに単純ではなかった電子配置 18 アドバンス 湯川博士がノーベル賞をとった研究とは 18 アドバンス 惜しかった ④イオンって何？ 長岡半太郎 20 ………………………………………………… 21 21／電気の力で結合する｜イオン結合 イオンの基本知識 出しやすさ｜第一イオン化エネルギー 子親和力 22／電子の放 22／電子を受け取りやすさ｜電 23 ⑤分子って何？ …………………………………………………… 24 24／電子を分け合う｜共有結合 原子と分子の違い 24／電子式と構造式 のつくり方 26 アドバンス 周期表から対称性を理解する 27 ⑥化学式って何？ ………………………………………………… 28 数字の意味がわかれば化学式がわかる 28／化学式いろいろ ⑦モルって何？ 28 …………………………………………………… 30 アボガドロ数はどこからきたのか 30／アボガドロ数はサハラ砂漠の砂の数 32／原子量，分子量，式量の違い 32 こぼれ話 日本人は翻訳下手？ 31 アドバンス 式量の厳密な求め方 33 ⑧エネルギーって何？ …………………………………………… 34 目 次 エネルギーが仕事に変化 34／反応熱は結合エネルギーの差である しっ得 意外に低い ⑨温度って何？ vii 35 エネルギーの効率 34 …………………………………………………… 37 本当のゼロ度 37／温度が上がれば分子が動く 39 こぼれ話 音のないピアノ曲 38 ⑩結合の強さって何？ …………………………………………… 40 結合の種類が違えば強さも違う 40／自由電子で結びつく｜金属結合 40 ／分子どうしをくっつける力 41／分子のなかのプラスとマイナス｜分子 42／静電気力で結びつく｜水素結合 の極性 44／よわーい結合｜分子 44 間力 しっ得 電気陰性度から結合を推測 43 ①反応って何？ …………………………………………………… 48 化学変化とほかの変化との違い 48／燃えても重さは変わらない｜質量保 存則 49／反応をパターンで理解する 51 ②熱化学方程式って何？ ………………………………………… 52 52／反応熱いろいろ イコールで結ぶ｜熱化学方程式 熱は同じ｜ヘスの法則 53／道は違っても 56／部屋は必ず散らかる｜エントロピー 58 アドバンス 溶解熱とエントロピー 54 こぼれ話 窓につく水滴の正体 57 アドバンス 自由エネルギー 59 ③平衡って何？ …………………………………………………… 61 どこでつり合うか｜ルシャトリエの原理 61／平衡を数値で考えよう｜ 平衡定数 63／速い反応，遅い反応｜反応速度 65／遅いヤツが速さを決 める｜律速段階 69／山を越えれば反応が起こる｜活性化エネルギー 70 こぼれ話 しっ得 息が白くなる理由 62 平衡定数と反応速度定数の関係 66 アドバンス 対数で半減期を求める 68 しっ得 反応速度と素反応 70 しっ得 圧力釜の秘密 72 アドバンス アレニウス式の意味 73 ④酸塩基って何？ 酸・塩基を定義する ………………………………………………… 74 74／酸・塩基の強弱は何で決まるか 76／酸・塩基の 強弱を数値で表す｜pH 77／電離平衡を数値で考える｜電離定数 80 ／ 酸と塩基の中和を計算する 82／酸や塩基の濃度を求める｜中和滴定 ／中和のときにできる物質｜塩 87 84 viii しっ得 ヒトの味覚はどれほど鋭敏か 75 しっ得 なぜ対数を使うのか 78 アドバンス 電離定数と pH の関係 81 しっ得 中和と中性の違い 82 しっ得 中和と電離度は関係ないの？ 83 アドバンス pH が急激に変わるわけ 86 こぼれ話 いまは使われない中和公式 87 アドバンス 塩の酸性・塩基性が現れる理由 88 ⑤酸化還元って何？ ……………………………………………… 90 酸化の度合いを示す数値｜酸化数 90／日常生活でも使われている酸化剤， 還元剤 92／酸化還元反応式をつくる 94 アドバンス 標準電極電位 95 ⑥電池って何？ …………………………………………………… 97 イオンになりやすさの順番｜イオン化傾向 池 97／電池の元祖｜ボルタ電 100／もっとも身近な電池｜マンガン乾電池 102／充電できる電池 ｜鉛蓄電池 103／次世代の電池｜燃料電池 104 こぼれ話 イオン化傾向と文明 99 しっ得 さまざまな電池 101 しっ得 いまは使われないダニエル電池 103 ⑦電気分解って何？ ……………………………………………… 106 それぞれの極で起こる反応 106／金属を使うには｜アルミニウムと銅の精 練 109／電気分解を量的に理解する｜ファラデーの法則 110 アドバンス NaCl の融解電解 108 しっ得 日本語はややこしい？ 112 ①気体って何？ …………………………………………………… 116 氷の上をトラックで走れるわけ 116／温度，圧力，体積の関係｜ボイル・ シャルルの法則 118／気体の基本の式｜気体の状態方程式 119／仮想の 気体と実際の気体 120 こぼれ話 第三の温度 117 しっ得 圧力と温度の関係 118 しっ得 実在気体の状態方程式 121 ②液体って何？ …………………………………………………… 123 蒸発のしやすさ｜蒸気圧 123／味噌汁はお湯より熱い｜沸点上昇，凝固 点降下 125／蒸気圧と濃度の関係｜ラウールの法則 128 しっ得 凝固点が下がるわけ 124 アドバンス 沸点上昇・凝固点降下の量的計算 127 目 次 ix アドバンス エントロピーと沸点上昇・凝固点降下 128 ③溶けるって何？ ………………………………………………… 131 似たものは似たものに溶ける 131／気体はどのくらい溶けるの？｜気体の 溶解度 132／比例関係をつかもう｜溶解度の量的計算 135／沈殿の条件 を考える｜溶解度積 137 しっ得 ヘンリーの法則 133 こぼれ話 潜水病とビールの泡 134 アドバンス 自由エネルギーと溶解度 137 ④コロイドって何？ ……………………………………………… 140 溶け方にもいろいろある 140／溶液と沈殿の間の状態｜コロイド 140／ コロイド溶液の特徴 142 ⑤液晶って何？ …………………………………………………… 145 液晶にもいろいろある｜液晶の種類 145／液晶ディスプレイの原理 146 こぼれ話 液晶発見の物語 147 ⑥固体って何？ …………………………………………………… 148 さまざまな固体 148／規則正しく並んでます｜結晶 を理解する｜結晶格子 しっ得 自由電子と金属の性質 150 しっ得 もっとも密な構造 151 しっ得 アボガドロ数の正確な求め方 153 ①無機って何？ 149／繰り返し構造 151 …………………………………………………… 156 無機物と有機物の区別 156 ②酸素って何？ …………………………………………………… 157 酸素の性質 157／酸素のつくり方 157 しっ得 最初に酸素を使いはじめた生物 158 ③窒素って何？ …………………………………………………… 159 窒素の性質と製法 159／窒素固定とは｜窒素の反応 159／トイレの臭い ｜アンモニア ｜硝酸の化合物 161／酸化力をもつ酸｜硝酸 162／肥料や爆薬の原料 163 こぼれ話 窒素固定の発明と戦争 160 ④水って何？ ……………………………………………………… 164 生命の源｜水の構造と性質 164／水に溶けるもの溶けないもの 165／２ 種類の気体が発生｜水の電気分解 167 しっ得 水の浄化の二つの過程 165 ⑤炭素って何？ …………………………………………………… 168 同位体も同素体も重要な炭素 168／炭酸・ドライアイスのもと｜二酸化炭 x 素 169／石灰にもいろいろある｜炭酸塩 171 アドバンス 二酸化炭素の運搬とカルシウム 172 ⑥塩素って何？ …………………………………………………… 174 黄緑色の有毒ガス｜塩素の性質と製法 174／塩素の反応 食塩｜塩化ナトリウム 176／代表的な強酸｜塩酸 175／いわゆる 176 こぼれ話 毒ガスの元祖 175 ⑦ケイ素ってなに？ ……………………………………………… 178 正四面体の硬いヤツ｜ケイ素の性質 178／IT 技術の基本物質｜半導体 178／ガラスのつくりかた 179／用途はいろいろ｜水ガラス 179／とって も硬い二酸化ケイ素 180 ⑧硫黄って何？ …………………………………………………… 181 硫黄の性質とおもな化合物 181／不揮発性の酸といえば｜硫酸 181／肥 料にもなる｜硫酸アンモニウム 184／漬物にどうぞ｜硫酸アルミニウム カリウム 184／溶けて固まる｜硫酸カルシウム 184／ゲップは厳禁｜ 硫酸バリウム 185／合成洗剤の原料｜硫酸水素ドデシル しっ得 185 原油の不純物を再利用 183 ⑨アルミニウムって何？ ………………………………………… 186 アルミニウムの性質 186／酸とも塩基とも反応する｜アルミニウムの反応 188／多量の電気を使う｜アルミニウムの製法 188 しっ得 ミョウバンの化学 186 しっ得 アルミニウムは電気のかたまり 187 ⑩鉄って何？ ……………………………………………………… 190 鉄の性質と製法 190／いろんな色になる鉄（Ⅱ） イオン 192／赤錆をつくる （Ⅲ） イオン イオン｜鉄 194 こぼれ話 鉄でタバコを検出 191 しっ得 錆・血の池・黒鉄 （くろがね） 193 ⑪銅って何？ ……………………………………………………… 195 合金から消毒まで｜銅の性質と製法 195／カラフルな銅 （Ⅱ）イオン 196 ／絹のような光沢をもつ銅アンモニアレーヨン 198 こぼれ話 素顔はピンク色 ⑫金・銀って何？ 197 ………………………………………………… 199 金属の王様｜金の性質 199／もっとも電気をよく通す金属｜銀の性質 199／色も反応も非常に多彩な銀 （Ⅰ） イオン 応 201／キラキラ輝く｜銀鏡反 203 しっ得 銀の食器で毒をチェック 200 ⑬ナトリウムって何？ …………………………………………… 204 ナトリウムの性質と製法 204／代表的な強塩基｜水酸化ナトリウム 205 目 ①有機って何？ 次 xi …………………………………………………… 208 208／有機化合物の大まかな分類 有機という言葉が指すもの 209／いろい ろな官能基 210 こぼれ話 キリスト教と科学 208 ②異性体って何？ ………………………………………………… 212 同じものでできていても，かたちが違う 212／骨格の違い｜構造異性体 212／幾何異性体 （シス・トランス異性体） 213／鏡に映った関係｜光学異 性体 213 ③命名法って何？ ………………………………………………… 214 ２種類の命名法 214／有機化合物の名前のつけ方 214 しっ得 IUPAC 命名法は欧米式？ 215 ④アルカンって何？ ……………………………………………… 216 有機の基礎となる化合物｜アルカン 216 ⑤アルケンって何？ ……………………………………………… 217 アルケンってどんな物質？ 217／もっとも基本的なアルケン｜エチレンの 性質 217 2 エチレンの二重結合と sp 混成軌道 アドバンス ⑥アルコールって何？ 218 …………………………………………… 220 お酒だけではありません｜アルコール 220／お酒の主成分｜エタノール 221 ⑦アルデヒド・ケトンって何？ アルデヒドの性質と反応 ………………………………… 223 223／二日酔いの原因物質｜アセトアルデヒド 223／ケトンの性質と反応 225／有機溶剤としておなじみ｜アセトン しっ得 226 悪酔いとアセトアルデヒド 224 ⑧カルボン酸って何？ カルボン酸いろいろ …………………………………………… 227 227／ベンゼン環をもたない脂肪族カルボン酸 227／ ベンゼン環をもっている芳香族カルボン酸 228／お酢も有機化合物｜酢酸 228／石けんとカルボン酸の関係とは 228 しっ得 お酢を飲んで疲労回復 229 アドバンス 石けんのいろいろ 230 ⑨エステルって何？ ……………………………………………… 231 酸とアルコールがドッキング｜エステルの構造 231／洋ナシの香り｜酢 酸エチル 231 ⑩油って何？ ……………………………………………………… 232 油脂の構造と分類 232／石けんをつくる反応｜けん化 しっ得 油脂は三本指 232 233 xii アドバンス けん化価とヨウ素価 233 ⑪芳香族って何？ ………………………………………………… 234 ケクレがみつけたベンゼンの構造 234／亀の甲ベンゼンの性質 234／よわ ーい酸｜フェノール 236／消毒薬の主成分｜クレゾール 237／爆薬も 芳香族｜TNT 火薬 238 アドバンス ベンゼンの電子軌道 235 しっ得 ダイナマイトのすごさ 237 ⑫アニリンって何？ ……………………………………………… 239 塩基性の有機化合物｜アニリン 239／アニリンからつくる染料｜p｜ヒド ロキシアゾベンゼン 240 ⑬アスピリンって何？ …………………………………………… 241 医薬品の原料にもなるサリチル酸 241／アスピリンの主成分｜アセチルサ 241 リチル酸 しっ得 お薬の化学 242 ⑭糖って何？ ……………………………………………………… 243 お砂糖の構造｜スクロース 243／糖の定義 243／エネルギー源として利 244／果物に含まれるフルクトース 用されるグルコース 245／糖と糖の結 合｜グリコシド結合 246／二糖類の代表選手｜マルトース 247／核酸 を構成する糖 247 しっ得 転化糖の名前の由来 245 ⑮アミノ酸って何？ アミノ酸の定義 248／プラスとマイナスを両方も 249 つ｜双性イオン しっ得 ……………………………………………… 248 248／アミノ酸いろいろ 生命の不思議 249 ⑯検出反応って何？ 便利な検出反応 ……………………………………………… 250 250／不飽和結合の検出 フェノール性ヒドロキシル基の検出 250／アルデヒド基の検出 251／アニリンの検出 ル，アセトン，アセトアルデヒドの検出 250／ 252／エタノー 252／タンパク質の検出反応 252 ／デンプンの検出反応 253 ⑰元素分析って何？ ……………………………………………… 254 教科書に載っている，従来の方法 254／物理的手法を用いる，現在の方法 254 ①高分子って何？ ………………………………………………… 258 高分子ってどんなの？ 258／高分子のいろいろ｜高分子化合物の分類 258／はっきりしない分子量 259 ②デンプンって何？ ……………………………………………… 260 目 もっとも基本的なエネルギー源 次 xiii 260／まっすぐなデンプン｜アミロース 261／折れ曲がったデンプン｜アミロペクチン 261／少し短いデンプン ｜デキストリン 262／体内に貯蔵されたエネルギー｜グリコーゲン 262 ③セルロースって何？ …………………………………………… 263 ヒトには消化できません｜セルロース 263／実はいろいろ使われている 264 ④タンパク質って何？ …………………………………………… 266 タンパク質にもいろいろある 266／複雑なタンパク質のかたち 267／タン パク質の性質や反応 268／生命ってすごい｜タンパク質の生合成 269／ とくに重要なタンパク質 270 アドバンス 等電点 ⑤酵素って何？ 268 …………………………………………………… 271 酵素のおかげで反応が起こる 271／酵素の構造 271／酵素は一途｜基質 特異性 272／酵素の職場環境｜最適温度と最適 pH 273／酵素によるデン プンの分解 274 しっ得 暑いところが大好きな酵素 273 こぼれ話 食糧問題が解決？ 275 ⑥核酸って何？ …………………………………………………… 276 DNA は何からできているの？ 276／生命の設計図｜DNA 277 しっ得 DNA と RNA の役割の違い 278 ⑦合成繊維って何？ ……………………………………………… 279 天然繊維から合成繊維へ 279／いったん溶かして再生する｜再生繊維 279／小さい分子をつなげる｜合成繊維 280 こぼれ話 再生繊維の名前の由来 280 こぼれ話 ナイロンの名前の由来 282 ⑧合成樹脂って何？ ……………………………………………… 285 現代生活の大黒柱 285／軟らかくなる樹脂と硬くなる樹脂 ⑨ゴムって何？ 285 …………………………………………………… 288 伸び縮みの秘密 288／ゴム弾性のしくみ 289／木からとれるゴム｜天然 ゴム 290／さまざまなゴム｜合成ゴムいろいろ 291 しっ得 廃タイヤの処理 291 索 引 ……………………………………………………………… 293
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