光の直進 ☞「ctrl」+「F」で、検索できます。
煙・石けん水で見える・ブラウン運動・光は振動方向と進行方向が垂直の横波・音は縦波
・光源(こうげん)〔自分から光を出す〕 (cf)恒星 (真空中の光の速さは、c=3.0×108[m/s])
入射光・反射光・屈折光 入射角・反射角・屈折角(垂線[法線]を基準に決める)
光の反射の法則〔入射角と反射角は等しい〕 像〔鏡に映って見えたもの〕
・2枚の鏡を90oに置いて、1本の光を当てると、鏡に対して45 oに当てても、それ以外の角度にして当てても、入射光と反射光は平行になる。
・2枚の鏡を90oに置いて、2枚の鏡の合わせ目の真正面に人形を置いて、人形のま後ろから鏡を見ると、左右の鏡に1つずつと合わせ目にもう1つの合計、3つの像が見える。これは、2枚の鏡に映った像が半分ずつ互いの鏡に映りだされて合成されて1つの像ができるためである。
空気から水(ガラス)へ入るときの屈折光の性質(スネルの法則・屈折の法則)
〔入射角のほうが屈折角より大きい・屈折光は水面(ガラス面)から遠ざかる〕
水(ガラス)から空気へ入るときの屈折光の性質
〔屈折角のほうが入射角より大きい・屈折光は水面(ガラス面)に近づく〕
☞空気から水への屈折率:4:3(sini : sinr)
☞空気中から水中に入るときも、水中から空気中に出るときも、
入射角・屈折角の順になる。
参考:光速度=約30万km/s(真空中で)・1秒で地球7周半
○水槽の向こうに左に短い鉛筆、右に長い鉛筆が水面と水面より高い位置に見えるようにしてある。正面より右寄りにこちらから向こう側を見ると、「水面より下に短い鉛筆の軸・水面より上に短い鉛筆の頭・水面より下に長い鉛筆の軸・水面より上に長い鉛筆の頭」の順に見える。
○水槽の向こうに1本の鉛筆を置いて、真正面より左側から見ると、実像の鉛筆の先端は
虚像の鉛筆の軸より左側に見える。真正面より右側から見ると、実像の鉛筆の先端は
虚像の鉛筆の軸より右側に見える。これは、水を入れたコップに入れたコインを斜めから
見たとき、コインが浮き上がって見えるのと
同じ原理である。
○氷を水に浮かべると、氷の下の部分がもやもやして見える。(シュリーレン現象)温度差によって光の屈折率が変わる現象
○太陽の光をスリット(すきま)を通してプリズムに当てるとスクリーンには屈性の少ない方から順に赤橙黄緑青藍紫が見られる(可視光線[人が感じる光]にある部分をパルマー系列、その外側の紫外線のある部分をライマン系列という。厳密には太陽光線は連続スペクトルとはいえない。波長は赤:λ=656.3nm,紫:λ=410.2nm[ナノメートル])
全反射〔水中から空気中に入射光が進むとき、入射角が大きくなると光が水面で反射する〕
乱反射(ビールや黒っぽいシャンプーの泡が乱反射によって白っぽく見える。気体を包む薄い被膜にもとの成分の粒子がわずかに含まれている)
光ファイバーの原理〔全反射を利用している。高純度の二酸化ケイ素を原料として、屈折率の高い中央部と屈折率の低い周辺部の2層からできている。光信号は屈折率の高い中央部を全反射しながら伝送される。〕 凸(とつ)レンズ・焦点(しょうてん)・焦点距離
○虹の原理
1次の虹は、上から順に赤橙黄緑青藍紫。その外側に見えるのが2次の虹で、色の順序が逆。虹は雨上がりの空を太陽を背にして眺める。 雨滴に入った太陽光が屈折と全反射の結果、分散してできる。
実像(じつぞう)・虚像(きょぞう) 光軸(こうじく)〔レンズの中心を通る直線〕
・光軸に平行に入射した光は、レンズを通ったあと、焦点を通る
・レンズの中心を通る光はそのまま直進する。
・レンズの手前の焦点を通る光はレンズを通ったあと、光軸に平行に進む。
・光源からレンズまでの距離をa、レンズから実像までの距離をb、焦点距離fをとすると、1/f=(1/a)+(1/b)
○光源をレンズに近づけていくと、ついたて(スクリーン)にできる実像は、レンズから遠ざかり、
上下左右逆の実像の大きさは、大きくなる。
○レンズの一部(例えば、下半分・右半分など)を黒い髪で覆うと、光が通過するレンズの面積が
減少するので、スクリーン全体が暗くなる。
・焦点距離をfとすると、2fのとき、等倍の倒立実像・fのとき、像なし。
・光源を焦点距離の中に入れると実物より大きい正立の虚像。
・レンズの一部を覆って光を遮ってもスクリーンに像は映るが、光が透過するレンズの面積が減るので
像全体は暗くなる。
・「F」の形の光源をレンズの前方に置くと、レンズ側から見たスクリーンには、
元の「F」を「点対称にした形」の実像が見える。スクリーンの裏側から見た実像は、 さらにこれを「線対称にした形」になる。
・光源が焦点の上にあるときは実像ができない。
音の3要素(音の強さ[振幅の大小]・高さ[振動数の大小]・音色[音の波形])
(音は物体の振動。縦波の一種で、反射や屈折をする。振動数[Hz]の同じ音では、
音の強さ[デシベルdB]は振幅の2乗に比例する。音の高さは振動数によって決まる。
振動数が多いほど音は高い。ある音の振動数の2倍の振動数の音を1オクターブ高い音という。
音色とは発音体に特有の音質のことで、同じ振動数でも楽器によって音色が異なるのは音波の
波形が異なるためである。)
☞振動を表す波の1つの谷から次の谷までの秒数が0.08秒のとき、振動数(周波数)は、1秒間の振動の回数を表すから、1[cycle]/0.08[s]=12.5[Hz]になる。
・人の耳に聞こえる音(可聴音)の振動数は約16~16000Hz(20~20000Hz)。
これより高い音を超音波という。
・音叉(おんさ) 音は固体・液体・気体を伝わる。
(音速は、氷3230m/s・鉄5130m/s・蒸留水(25℃)1500m/s・エタノール1207m/s・空気331.45m/s・水蒸気404.8m/s・水素1269.5m/s)
・うなり(振動数の差が小さい2つの音源からの音を同時に聞くときに起こる。 2つの音源の振動数の差が1秒間に聞こえるうなりの回数になる。)
・ドップラー効果…音源と観測者が動くときに音源の音の振動数が変化する現象:
f ’/f = (V-vs) / (V-vo), V=331.5+0.6t)
・音の伝わる速さ(約340m/秒)
(音速はv=331.5+0.6t(t=℃・音は振動方向と進行方向が同じ縦波・光は横波)
・光の速さ(約30万km/秒・太陽と地球の間を約8分[500秒])
・超音波(ヒトの耳では聞こえない振動数の高い音・メガネの洗浄器、魚群探知機、
超音波画像に利用)(超音波を使うと、時計の内部の汚れを短時間で落としたり、2種類の
混じり合わない液体を細かいコロイド状にして均一にできる。)
・振幅が大きい=大きい音 ・振動数が多い音=高い音 ・振動数の単位(ヘルツ・Hz)
・音の伝わり方…水面が上下に振動するように、物質のある点に起きた運動がその物質を伝わっ ていく現象を「波」または「波動」という。振動を始めた点を「波源」という。音は空気中や水中を 波となって伝わる。真空容器内につるし、空気を抜いたとき目覚まし時計の音が聞こえない。
・山または谷が1つだけの波が「パルス波」。山と谷が交互に並ぶと「連続波」。
○無風状態のとき、204m離れた建物に向かって太鼓をたたいたら、1.2秒後に反射音が聞こえたときの音の速さは、204m×2÷1.2=340m
○力…物体の加速度を変形させる原因となるもの
(弾性力・垂直抗力・摩擦力・磁力・電気の力など)
言いかえると、力は、「物体を変形させる原因であり、また、物体の速度を変化させる原因」である。
・力の大きさの単位: ニュートン[N]。1Nは地上で100gの物体に働く重力の大きさとほぼ等しい。☞[N-2-g]
正確には0.98N (1.0[kgw]=9.8[N])
(1N=質量1.0kgの物体にa=1.0m/s2の加速度を生じさせる力の大きさ。1.0N→○→1.0m/s2)
・力の3要素:力の働く点(作用点)・力の向き・力の大きさ
(それぞれ、矢印の始線・矢印の向き・力の大きさに比例した矢印の長さで表す)
・力の働き: ①物体の形を変える ②物体を支える ③物体の運動の様子を変える(動く速さや向きを変える)
・力がつり合う条件:①2力が一直線上にある。②2力の向きが反対である。③2力の大きさが等しい。
・2つの力がつりあう条件:①2力は一直線上にある ②2力の向きが反対 ③2力の大きさが等しい
重力(地球の中心に向かって引っ張ろうとする力で、地球と地球上の物体との間で働く力。ほかの天体上でも働く)
重力=引力(万有引力)+遠心力(自転による力)
引力(2つの物体が及ぼし合う力のうち、物体間の距離を減少させる向きに働くもの。
例えば、万有引力、正負の電荷間に働くクーロン力、十分離れた分子どうしに働く分子間力など)
万有引力(質量と質量が引き合う力で、すべての物体の間ではたらく。
2点間の力はそれらを結ぶ直線上にあり、相手への向きにはたらく)
重さ(物体に働く重力の大きさ・g重, kg重など) 斥力(せきりょく・しりぞけ合う力・引力の反対)
質量(物体そのものの量・天秤ではかる・単位はg, kgなど)
・ばねはかりののびと力の大きさ:力の大きさとばねの伸びは比例する
(力の大きさとばね全体の長さは1次関数)
垂直抗力(=抗力・面に垂直に働く力・重力とつりあっている)
摩擦力(触れ合った物質に力を加えたとき、動かそうとする向きとは逆向きに働く力・
綱引きをすると、綱を引く向きと同じ方向に摩擦力が生じる)
☞摩擦力は、静止しているときと、動いているときとで異なる。
①静止摩擦力(物体が静止しているときに働く)
②動摩擦力(物体が動いているときに働く)
③最大静止摩擦力(物体が動き始めるときの静止摩擦力。これを超える大きな値を加えると物体は動き出す。)
力の合成(2つの力を1つの力に置きかえること) 合力(ごうりょく・2つの力を1つの力に置きかえた力)
・角度がある2力の合力は、2力を辺とする平行四辺形の対角線の部分になる。
圧力(触れ合った面に力が働くとき、面を垂直に押している1m2あたりの力の大きさ。
つまり1m2に置き換えたときの力の大きさ)
圧力の単位(パスカル・Pa) 圧力の求め方( N/m2=g/cm2×100) ☞[m2-4-cm2], [N-2-g]
☞1kPa=1000Pa 1hPa=100Pa 1気圧=1013.25hPa
○縦20cm横50cm 高さ40cm重さ3kgの直方体をした物体を床に置いて、
縦20cm横50cmの面が床に働く圧力を求めると、
①1N=100gより、30N÷(0.2m×0.5m)=300N/m2
②3000g÷(20cm×50cm)×100=300N/m2
○一本の足の裏の面積が0.12m2であるゾウに働く重力の大きさは
36000Nであるとき、①このゾウの体重は何kgか。②このゾウが1本の足を 上げて3本の足で
立っているとき、地面に働く圧力は何Paか。足の裏の面積は4本とも同じで体重はどの足にも
均等にかかることにする。③4本の足で立っているとき地面に働く圧力の大きさは、3本の足で
立っているときの圧力の何倍か。
①0.1(kg): 1(N) = x(kg) : 36000(N)より x = 3600kg//
②36000÷(0.12×3)=100000Pa//
③{36000÷(0.12×3)}÷{36000÷(0.12×4)}=3/4=0.75倍//
気圧
大気圧・空気の重さによって生じる圧力。
標高が高くなるにつれて小さくなる・あらゆる向きに同じように働く。 1気圧=1013.25hPa
○面積0.05m2, 重力370g(3.7N)の教科書を机の上に置いたときの圧力は、約74Pa
パスカルの原理
密閉した容器で1点に圧力を加えると、圧力はあらゆる方向に働く。
(cf)アルキメデスの原理(比重の違いから黄金の冠の純度が分かる) N
水圧(水の重さによる圧力) 水深1cmでの水圧=100Pa(N/m2) m2/ Pa
浮力
物体の上面が受ける圧力の大きさと下面が受ける圧力の大きさの違いによって、
物体に上向きの力が働く。水中になる物体では、物体が押しのけた体積分の水の重さに等しい。
つまり、10cm3押しのけていたら、10g軽くなる。
○断面積400cm2(0.04m2)の円筒の底に板を当てたまま水深20cmに沈め、板の上に質量2kgの
おもりを載せて円筒を引き上げた。水深何cmのときに板とおもりが円筒から離れるか。
20N÷0.04 m2=500Pa(N/m2) 水深1cmでの水圧=100Pa(N/m2)より500Pa(N/m2)=5cm//
(参考:水深20cmのときには板に2000Pa×0.04 m2=80Nの水圧がかかっている)
☞物質は冷水の中では浮きやすく、温水の中では沈みやすい。(温度のよって比重が変わる)
物質(物体の材料・木でできた机・鉄でできたレールの場合、材料に注目した木や鉄のこと)
・ガスバーナーの仕組み(ガス調節ねじが下・空気調節ねじが上)
・火をつけるときは
①2つのねじをしめる ②元栓を開く ③マッチに火をつけ炎を下から近づけてガス調節ねじを少しずつ開く
・ガスバーナーの空気調節の仕方(下のねじを押さえて、上の空気調節ねじを少しずつ開いて青い炎にする。
空気が足りないとろうそくの炎の色・空気が多すぎると青い炎が…) [輝線スペクトル]↓
炎色反応(白金線・ナトリウム=黄・リチウム=深赤・カリウム=赤紫・カルシウム=橙赤・ストロンチウム=深赤色・バリウム=黄緑・銅=緑)
☞アルカリ金属(Li深赤, Na黄, K赤紫, Rb紅紫, Cs青紫)
☞アルカリ土類金属(Ca橙赤, Sr赤, Ba黄緑)・銅イオンCu2+青緑
・砂糖・小麦粉・食塩を熱する実験
(砂糖を小麦粉は燃えて二酸化炭素を出す。食塩は加熱しても燃えない。)
・金属に共通した性質
みがくと光る。=金属光沢[金属特有の輝き]
たたくとのびて薄く広がる。
引っ張ると補足のびる。
電流や熱が伝わりやすい。→磁石に付くことは金属に共通した特色ではない。
・Hg[水銀], Ca[カルシウム]は金属で、電気を通す(Hgは液体の金属)
・ペットボトル(ポリエチレンテレフタラート・PET)
非金属(ガラス・食塩・プラスティック・木・ゴムなど、金属以外の物質)
☞金属光沢は、光が当たると金属の中の自由電子が振動して、同じ波長の光が金属から
放出されるので、その光が金属光沢として見える。金Auは1gが0.5m2になる。長さにすると約3000mになる。
質量 てんびんではかった物質そのものの量。単位はkgやg
密度 1cm3あたりの質量[g/cm3(グラム毎立方センチメートル)](ゼリーは分子の密度が高いと硬い。
(cf)比熱(単位:J/(K・g)・1gの物質の温度を1K上げるために必要な熱量[J])
気体は1ℓあたりの質量[g/L]・密度が1より小さいと水に浮く・1のときは水中で静止する・1より大きいと沈む)
・メスシリンダーの目盛りの読み方
安定した水平な台の上に置く・1目盛りの1/10まで目分量で読む・5cm3の目盛りと一致したら、5.0cm3。
目の高さを液面と同じ高さにして、液面の下の部分を真横から読む・表面張力で壁面に沿って周囲が曲面になる現象を「メニスカス」という。
表面張力とは、水分子同士の間に水素結合などの分子間力が働き、張力が生まれ、水が球形に近い形になること。
表面張力を低下させる物質を界面活性剤という。
・沈むものは紐(ひも)でつるし、浮くものは針金で押して体積を量る。
・食塩水に水を入れた容器に静かに卵を沈めると、密度の違いで、卵は両方の液体の境目で
静止する。
上皿天秤の使い方
・水平な台の上に置く・両腕の皿の番号を合わせて載せる。
・指針が目盛りの中央で左右に同じように振れるようにどちらかの調整ねじを回して調整する。どちらのねじを回してもよい。
・分銅はピンセットで少し重いと重われる分銅を載せる・・薬包紙か、からの容器を載せてはかる。
・加減を調節するものを右側に載せる。・指針は両側に同じように触れていたら止まるまで待たなくてもよい。
・使い終わったら、皿を片方に重ねる。天秤で、はかれる最小値を感量、最大値を秤量という。 1g=1000mg
・白い粉末状の物質の区別
白砂糖・デンプン・食塩・グラニュー糖 薬品さじ 燃焼さじ 集気びん
砂糖(水に溶ける・熱するとこげる) 食塩(水に溶ける・粒の形が立方体・熱しても変わらない)
デンプン(水に溶けないで、白くにごる・熱するとこげる)
有機物(有機化合物・C, CO2,CO以外の炭素を含む物質・燃やすとCO2[石灰水が白く濁る]と
H2O[集気びんの内側が水滴で曇る]ができる・砂糖、デンプン、ロウ、エタノール、プラスティック、プロパンなど)
無機物(有機物以外の物質・食塩や水、金属など)
・気体の性質の調べ方(手であおぐようにしてにおいをかぐ・火のついた線香を入れる・石灰水を入れて振る・
水でぬらしたリトマス紙をふれさせる・BTB溶液)
酸素O2(二酸化マンガン[触媒]にうすい過酸化水素水(オキシドールH2O2+H2O)・物質を燃やす働き[助燃性]・そのものは燃えない・
水にほとんど溶けないので水上置換・密度1.429で空気の密度1.293よりも大きい:標準状態0℃, 1気圧で) ☞2H2O2→2H2+O2
二酸化炭素CO2(石灰石や貝殻など炭酸カルシウムCaCO3を含む物質に塩酸HClを注ぐ・空気より密度が
大きい・水上置換か下方置換・石灰水[水酸化カルシウムCa(OH)2の飽和水溶液]を白く濁らせる。
炭酸カルシウムCaCO3の沈殿ができる。さらにCO2を吹き込むと炭酸水素カルシウムCa(HCO3)2となって溶解する。
赤外線を吸収して気温を上昇=温室効果・密度1.977:標準状態0℃, 1気圧) ☞CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2
窒素N2(体積は空気中の78%・空気よりやや密度が小・色やにおいなし・水に溶けにくい・密度1.250:標準状態0℃, 1気圧で)
☞NH4NO2[亜硝酸アンモニウム]→(熱分解)→2H2O2+N2
水素H2(鉄Feや亜鉛Znなどの金属にうすい塩酸HClや硫酸H2SO4・物質の中で最も密度が小・水に溶けにくい・水上置換空気中で燃えると水・
密度0.0899:標準状態0℃, 1気圧で)
☞2H2O2→2H2+O2 ☞Zn+H2SO4→ZnSO4+H2 ☞Zn+2HCl→ZnCl2+H2
アンモニアNH3(激しく鼻をさくようなにおい・アンモニア水を弱火で熱するか塩化アンモニウムNH4Clまたは
硫酸アンモニウム(NH4)2SO4と水酸化カルシウムCa(OH)2を混ぜて熱する・水に溶けやすく水溶液はアルカリ性・
密度0.771で空気の密度1.293よりも小さい:標準状態0℃, 1気圧で・上方置換)
☞2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O+2NH3
☞発生した気体を集めるときガラス管を試験管の奥の方まで差し込んで空気を抜く。
・アンモニアの噴水(アンモニアの水に溶けやすい性質・フェノールフタレイン溶液・アルカリ性で赤・酸性と中性では無色)
☞フェノールフタレインはpH=8.3(弱塩基性)付近で、無色→赤色に変わる。
リトマスはpH=4.5~8.3が中性。
塩素Cl2(刺激臭・黄緑色・有毒・漂白・脱色・殺菌)
☆漂白剤(塩素を含む洗剤・次亜塩素酸ナトリウムNaClO)に酸性の洗剤(塩酸HClなど)を混ぜると
塩素ガスが発生する。ClO-+ Cl-+2H+→H2O+Cl2
☞塩酸は塩化水素と水との混合物
☞さらし粉に塩酸:CaCl(ClO)・H2O+2HCl→CaCl2+2H2O+Cl2
塩化水素HCl(刺激臭・非常に水に溶けやすい・水に溶かすと塩酸・無色・有毒)
☞塩化ナトリウムに濃硫酸を加えて熱する:NaCl+H2SO4→NaHSO4+HCl
一酸化炭素CO(有毒・無色・無臭・有機物が不完全燃焼するときにできる・排気ガスやタバコの煙に含まれる)
☞ギ酸に濃硫酸を加えて熱する:HCOOH→H2O+CO
二酸化窒素NO2(有毒・水によく溶ける・赤褐色・酸性雨の原因・排気ガスに含まれる)
二酸化硫黄SO2(有毒・火山ガスに含まれる・水によく溶ける・無色・酸性雨の原因)
☞硫黄の燃焼:S+O2→SO2
硫化水素H2S(有毒・水に少し溶ける・無色・腐卵臭・火山ガスに含まれる)
☞硫化鉄に塩酸:FeS+2HCl→FeCl2+H2S☞硫化鉄に硫酸:FeS+H2SO4→FeSO4+H2S
メタンCH4(無色・無臭・都市ガスに利用)
☞酢酸ナトリウムに水酸化ナトリウムを混ぜて加熱:CH3COONa+2H2O→Na2CO3+CH4
プロパンC3H8 (無色・無臭・天然ガス・LPガスボンベ)
☞炭化水素を分類すると→①アルカンCnH2n+2[メタンCH4・エタンC2H6・プロパンC3H6・ブタンC4H10・ペンタンC5H12]
②アルケンCnH2n[エチレンC2H4・プロペンまたはプロピレンC3H6] ③アルキンCnH2n-2[アセチレンC2H2・プロピンC3H4]
☞気体の性質: 〔臭い〕刺激臭:NH3, Cl2, HCl, NO2, SO2 腐卵臭:H2S 特異臭:O3
〔色〕淡黄色:F2 黄緑色:Cl2 赤褐色:NO2 淡青色:O3
〔水溶液の液性〕酸性気体:Cl2, HCl, H2S, SO2, NO2, CO2 中性気体:CO, NO 塩基性気体:NH3
〔水溶性〕非常に溶ける:Cl2, HCl, NH3 溶けやすい:H2S, NO2, SO2, わずかに溶ける:O2
少し溶ける:CO2 溶けにくい:CH4, H2, N2
〔水上置換〕H2, N2, O2, CO2, CO, NO, CH4(メタン), C2H4(アセチレン)
〔上方置換〕NH3だけ(分子量17・空気の平均分子量29/ 28.8)
〔下方置換〕Cl2, CO2, NO2, SO2, H2S, HCl, (HF)2(フッ化水素), O3(オゾン)など
〔密度〕1気圧・0℃の標準状態で単位g/L、酸素1.429・水素0.0898・窒素1.250・ヘリウム0.1785・アンモニア0.771
〔空気より軽いか重いか〕空気の平均分子量は、N2=14×2=28, O2=16×2=32より
28×(4/5)+32×(1/5)=28.8≒29//これより小さいものは軽く、大きいものは重い。次の分子量を使う。
H=1.0, C=12, N=14, O=16, Na=23, S=32, Cl=35.5など。
○実験をするときの注意点
(換気に注意・やけどに注意・においは、直接、鼻を近づけないで、手であおいでかぐ・目に薬品が入ったら直ちに多量の水でよく洗う・
やけどをしたら直ちに冷水でよく冷やす・薬品が手についたら直ちに多量の水で洗い流す)
溶質(溶けている物質・食塩水では食塩) 溶媒(ようばい・溶質を溶かす物質・食塩水では水)
溶液(溶質が溶媒に一様に溶けた透明な液体。食塩水・砂糖水・アルコール溶液など。長い時間おいても沈殿ができない。
にごり水は不透明で、長時間放置すると混じっていた物質が沈殿して、水と完全に分離してしまう。)
水溶液(溶媒が水である溶液・無色透明・有色透明)
溶解度(水100gに物質を溶かして、飽和水溶液にしたときの、溶けた物質の質量・物質によって決まっていて、水温によって変化する。
これを縦軸に溶質の質量[g/100g水]、横軸に温度[℃]にした溶解度曲線で表す。)
飽和水溶液(物質がそれ以上溶けることができなくなった水溶液)
濾過(ろ過・液体と個体を分離する)ろ紙 ろうと ろうと台
・ろ過の注意点(ろ紙の8分目以上液を入れない・ガラス棒を伝わらせる・ろうとのあしはビーカーの壁につける・
ろ紙は4つ折りにして円錐状に開く・ろ紙は、ろうとよりも少し短くする)
純物質(純粋な物質・水・ブドウ糖・O2・CO2など1種類の物質でできているもの)
混合物(炭酸飲料のように、いくつかの物質が混じりあったもの)
質量パーセント濃度(溶液全体に占める溶質の割合[%])
○80gの食塩を420gの水に溶かしたときの濃度は、80÷(80+420)×100=16%
結晶(いくつかの平面で囲まれた規則正しい形をした固体の物質・食塩の結晶はほぼ立方体)
(分子や原子が空間的に小さな構造を繰り返してできる固体。共有結合・イオン結合・金属結合・分子間力結合がある。)
再結晶(水に固体の物質を溶かして、溶解度の差を利用して再び結晶として取り出すこと)
指示薬:①BTB溶液(黄・緑・青) ②フェノールフタレイン溶液(無色・無色・赤)
③リトマス紙(青→赤・☓・赤→青) ④ムラサキキャベツ液 ④万能試験紙
⑤pHメーター(pH=7より小(酸性)・pH=7(中性)・pH=7より大(アルカリ性)
・酸性の水溶液(マグネシウムリボンMgを入れると水素H2が発生・酢酸・炭酸・塩酸・硝酸・リン酸・シュウ酸・レモン汁・リンゴ汁など)
・アルカリ性の水溶液(水酸化ナトリム[カセイソーダ]水溶液・水酸化カルシウム水溶液(石灰水)・水酸化マグネシウム・アンモニア・炭酸水素ナトリウムつまり、重そう:NaHCO3・卵白
☞石鹸水はすべて弱アルカリ性。
・中性の水溶液(水溶液が中性を示す物質)蒸留水・砂糖水・食塩水・水道水・牛乳・麦茶・焼酎
・雨水(弱酸性・空気中のCO2が溶けている) ・酸性雨(強酸性)
酸(水溶液が酸性を示す物質) アルカリ(水溶液がアルカリ性を示す物質) (重そう:NaHCO3)
安全眼鏡 皮膚に触れたら大量の水でよく洗い流す。
実験後、水溶液は決められた場所に集める。
・こまごめピペット(少量の液体を必要な量だけ取る・ゴム球をいためるので上下を逆さにしない)
中和(酸とアルカリを混ぜたときに起こる互いの性質を打ち消し合う反応・酸+アルカリ→塩+水)
〔例〕塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を加える:HCl+NaOH→NaCl[塩化ナトリウム・食塩・「塩」]+H2O
☞亜鉛に塩酸を加える:Zn+2HCl→ZnCl+H2 と区別
○酸性の水溶液にアルカリ性の水溶液を加える実験:
☞指示薬(リトマス・フェノールフタレイン・BTB溶液)
①酸にアルカリを1滴でも加えると中和が起こり、塩(えん)ができる。(H++OH-→H2O)
②さらにアルカリを加えると、酸の性質は弱まりやがて水溶液は中性になる。
③さらにアルカリを加えると、酸の性質はなくなり、アルカリ性になる。
塩酸HCl+水酸化ナトリウム水溶液NaOH→塩化ナトリウムNaCl(食塩)+水H2O
硫酸H2SO4+水酸化バリウム水溶液Ba(OH)2→硫酸バリウムBa SO4+水H2O
硝酸HNO3+水酸化カリウムKOH→硝酸カリウムKNO3+水H2O (cf)金属+酸→塩+水素
水酸化ナトリウムNaOH(空気中の水蒸気やCO2を吸収しやすいので密栓をする・液がついたら多量の水でよく洗いうすい酢酸などで洗う)
アンモニア水NH4OH[水酸化アンモニウム] / NH3・H2O[アンモニア水和物] /
NH3+H2O⇆NH3・OH2⇆NH4OH⇄ NH4+ + OH-
(においを直接かがない・濃い場合は皮膚や粘膜を刺激する)
塩酸HCl(塩化水素が発生しやすいので、換気に注意)
硫酸H2SO4(薄めるときは水の中に少しずつ加える。硫酸の中に水を入れてはいけない。皮膚や衣服についたら、直ちに水洗いしてうすいアンモニア水をつける)
酢酸CH3COOH(刺激臭・高濃度の蒸気を吸入しない・火がつきやすいので注意)
エタノールC2H5OH(エチルアルコール・火がつきやすいので、日の近くで取り扱ってはいけない・殺菌力があるので消毒に使う・沸点78.3℃)
ナフタレンC10H8(固体から直接、気体になりやすい・特有のにおいがある・有毒だから換気に注意・水には溶けないがエタノールには溶ける・融点80.5℃)
☞水に溶ける塩基(えんき)をアルカリという。塩基の水溶液が示す性質をアルカリ性という。
〔例〕塩酸 HCl + H2O → H3O+(オキソニウムイオン)+ Cl-
酢酸 CH3COOH ⇄ H+ + CH3COO
硫酸 H2SO4 → 2 H+ + SO42-
硝酸 HNO3 → H+ + NO3-
シュウ酸 H2C2O4 ⇄ 2 H+ + C2O42-
水酸化ナトリウム NaOH → Na+ + OH-
水酸化カリウム KOH → K+ + OH-
水酸化カルシウム Ca(OH) 2 → Ca2+ + 2OH-
アンモニア NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH-
(「⇄」は反応が完全には進まないという意味で、酢酸やアンモニアなど完全には電離しない弱酸や弱塩基の場合に、
この矢印を使う。「→」でも構わない。)
状態変化(過熱したり冷却したりして、温度によって物質の状態が固体⇄液体⇄気体と変わること・別の物質には変わらない。物理変化ともいう。
別の物質に変わると「化学変化」[分解・化合・酸化・燃焼])
固体(容器に入れても、形も体積も変わらない。分子と分子の間の距離が小さく、引き合う力が大きい。
分子は振動している。)
液体(形は容器に従って変わる。体積は変わらない。分子は運動していて、位置関係が変化する。)
気体(形も体積も容器に従って変わる。分子と分子の間の距離が大きく、引き合う力はほとんどない。分子は激しく飛び回っている。)
☞「固体が液体」になるのが融解・「液体が固体」になるのが凝固;「液体が気体」になるのが蒸発
「気体が液体」になるのが凝縮;「固体が気体」になるのと
「気体が固体」になるのはどちらも昇華という。
○水が氷になるときの変化
(体積は増える・質量は変わらない・密度は減る・水の密度は1氷は0.92。
氷の中に食塩を入れると、食塩が溶けるときに熱を奪うので氷の温度が下がる。)
○液体のろうが固体になる変化(体積は減る・質量は変わらない・密度は増える)
・ロウの状態変化(液体→固体:体積62cm3質量50g→体積55cm3質量50g)…体積が減る
・水の状態変化(液体→固体:体積10cm3質量10g→体積11cm3質量10g /
→気体:体積17000cm3質量10g・約1700倍の体積になる)…体積が増える
・水の状態変化を利用して、空き缶をつぶす方法
(少量の水を空き缶に入れて、加熱し、沸騰したら逆さまにして水につける)
・氷が水に浮かぶ理由
(水が氷になるときに、氷は質量は変わらずに体積が大きくなり、液体のときよりも密度が小さくなるから。
例えば、4℃の水の質量1.0g体積1.0cm3より密度は1.0÷1.0=1.0g/cm3。
0℃の氷は質量1.0g体積1.0905より密度は1.0÷1.0905=0.917 g/cm3になるので
氷の密度は水の密度より小さくなっている。)
・固体のエタノールを液体のエタノールに入れると沈む理由
(固体になるときに質量は変わらずに体積が小さくなり、
密度が大きくなるため。)
昇華(しょうか・固体⇄気体)
〔例〕・樟脳C10H16O・ヨウ素I2・ドライアイスCO2の変化
・ダイヤモンドダスト(水蒸気が氷に変化・サンピラー現象)・
・パラジクロロベンゼンC6H4Cl2[融点54℃・沸点174℃・密度1.5g/cm3]や
ナフタレンC10H8などの防虫剤
融点(加熱によって、固体の物質が液体の物質になるときの温度・物質ごとに決まっている・
水銀は-39℃・ナフタレンは81℃・水は0℃・固体がすべて液体になるまで温度は同じ)
☞液体が固体になる温度…凝固点
沸点(液体が沸騰するときの温度・物質ごとに決まっている・エタノールは78℃(78.32℃)・水は100℃・液体の水面や内部から水蒸気が出て沸騰が始まり、
沸騰している間は熱し続けても温度は上がらない。質量が多いとその時間も長くなる。湯気は白く見える水滴・液体。
水蒸気は飛び回る水分子・気体。通常目に見えない。薬缶の噴出し口には水蒸気が、噴出し口から少し離れると湯気。)
クラジウスの原理(熱が高温部から低温部へ移る現象は不可逆である。つまり、熱は自然に高温部から低温部へ移るが、
低温部から高温部へ移ることはない。熱力学第2法則の1つ)
・アルミの容器に水を入れて凍らすと水面の中央部が盛り上がる理由:容器の外側から凍るので遅く凍る水面の中央部が盛り上がる。
☞絶対温度:温度の最低限界である-273.15℃(絶対零度)を原点(0K・ゼロケルビン)とする。
純物質(純粋な物質)の沸点や融点は物質によって決まっている。
混合物の場合は、決まった温度にならず、混合の割合によって変わる。
・水とエタノールの混合液からエタノールを取り出す方法(突沸(とっぷつ)を防ぐために沸騰石を入れた試験管に混合液を入れる・試験管の先を人に向けない・温めてすぐに出てくるものはガラス管の中の空気・次に沸点の低いエタノールが出てくる) 枝つきフラスコ・メスシリンダー・支持環・自在ばさみ・金網・蒸発皿など。
蒸留
液体を加熱していったん気体にしてから、冷却し再び液体にして集める方法・沸点の違う液体の混合物を分けるとき・しょうゆを蒸留した液体は塩からくない。蒸留は石油の精製に利用されている。
☞不揮発性の物質が溶けている溶液を加熱して、蒸発しやすい物質だけを気体にして分離してから冷却するのが蒸留。液体どうしの混合物を沸点の低い物質から順に蒸発させて分離することを分留という。ろ紙を使って、液体とその液体に溶けない固体の混合物の粒の大きさの違いを利用するのがろ過(濾過)。固体どうしの混合物を溶液にして、温度差を利用して1種類の溶質だけを取り出すことを再結晶という。