Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

医療工学科の化学講義(6)原子の結合その2

前回に引き続き原子の「つながりかた」を見て行きました.出席者数83名(履修者84名).

前回やったこと・質問・コメント・その他紹介









イオン結合と共有結合

原子にイオン化エネルギーを与えると,最外殻電子が放出されて,原子は陽イオンになります.陽イオンはカチオンとも呼ばれます.金属原子で一般的にみられる現象です.
一方,原子に電子を与えると,原子は陰イオンになります.陰イオンはアニオンとも呼ばれます,これは非金属原子で広くみられる現象です.原子が電子を受け取った際に放出されるエネルギーが,電子親和力です.
カチオンとアニオンとはイオン結合によって結晶構造をつくります.代表的な例は食塩です.
一方,最外殻電子を共有することによってつくられる結合もあります.これは,共有結合と呼ばれています.水素,酸素,塩素,窒素,その他さまざまな物質がこの結合をもちます.

●共有結合についてよくわかった.
●共有結合とイオン結合が混乱した.
●丸暗記させられた多重結合のしくみがわかった.
●結合のところは高校でばっちりやったので,今日の授業は割と簡単に感じました.
●お互い足りないものを補って結合するなんでよくできていると思った.
●極性分子と無極性分子ではないのですね.で,よく考えたら分子名ではなく結合名なんですね.(自己完結)
●多重結合はめんどくさい分かりにくい
●結合の表記のしかたがすごく無理矢理な感じがしました.
●いろいろな結合があって,共有電子対の話とか楽しかった.来週が楽しみだ.
●原子の結合がわかり,自分の身体も原子からできていると思うと驚きだ.
●今回の講義では分子の構造について学ぶことができました.極性については高校で習いましたが,化学Iしか勉強していなかったので,忘れていました.
●なんとなく覚えていた結合について理解できた.高校の化学の先生よりもすごいです.
●高校のときよりもイオン結合,共有結合の黄別が明確にわかった.今まで電気陰性度やイオン結合,共有結合についてあまり詳しく知らなかったので,すっきりした.
●結合の種類があいまいだったので助かりました.
●極性共有結合について,予習のときはいまいち理解ができなかったけど,授業でわかるようになったのでよかったです!
●電子の共有がややこしいと思いました.特に三重結合がわかりにくいので勉強したいです.
●N[三重結合]Nの説明,ずっと気になっていたので楽しみにしています.
●多重結合について忘れていたことがいっぱいあってびっくり! 復習します・・・!
●非極性共有結合と共有結合とイオン結合が連続しているなんて,知りませんでした.
●いろんな結合をみつけた昔の人たちは本当にすごいなと思いました.
●極性についてあいまいだったけど,理解できた!

点電子図

化学反応を考える際には,原子の際外殻電子に注目します.ここで用いられる記述方法が,ルイスの点電子図です.分子を構成する原子それぞれの元素記号の回りには,8個の点電子がレイアウトされます.

●ルイスの点電子図という名前をはじめてきいた.他は高校の復習でした.
●ひたすら点電子図を描いていたら,とても眠くなったので,来週こそはきちんと睡眠をとっておきたいです.
●点で表すことで二重結合とか三重結合がわかった.わかりやすかった.
●点電子図がよくわからなくて好きではなかったけれど,今日でよくわかった.
●点電子図ややこしいです.

来週わかります.

電気陰性度

完全にイオン結合,完全に共有結合,という結合はありません.どのような結合もイオン結合的な面と共有結合的な面をもっています.両者のバランスが異なるだけです.これを定量的に理解する際に用いられるのが,ポーリングによる電気陰性度です.結合の両側に位置する原子の電気陰性度の差を求め,その値が1.7より大きい場合,イオン結合性が50 %以上,と判定されます.

●電気陰性度の差で結合性が分かるなんて全く知りませんでした.
●今回の講義で,共有結合,イオン結合,電気陰性度には関係があるのだと分かりました.
●電気陰性度の差で結合の仕方が変わるのに驚いた.やっぱり大学の化学をしているなーって実感しました.
●はじめて電気陰性度が理解できました.
●電気陰性度がよくわかった.
●電気陰性度,よく分かりました! 電気陰性度の差が1.7以上だとイオン結合と分かるなんて便利ですね!!
●電気陰性度2.9ってどの程度のものなのかイメージしづらかった.
●電気陰性度の使いみちがわかりました.
●電気陰性度の差によってイオン結合かどうか判断できるというやり方は初めて知りました.
●高校のとき何となく暗記していた電気陰性度でしたが,今日詳しい説明を聞いて,よく理解できました!
●高校では電気陰性度との,共有結合,イオン結合,多重結合等の関わりをあまり深くやっていませんでした.でも,今日の講義は,ちゃんと関連性を示していたので,とても分かりやすいと思いました.
●高校のときは電気陰性度をサラっとしか習わなかったので,今回の講義でより深く知ることができた.
●高校でも電気陰性度について習ったけど,意味はちゃんとは説明がなくて,ただ単に何の元素が強くて,弱いのかを覚えるだけでした.でも今日の説明で何となく分かるようになりました.
●電気陰性度が1932年に確立されたとあったが,化学は本当にごく最近に解明されたのだなぁと思った.
●電気陰性度の差1.7以上だとイオン結合性50%以上,とあったが,50%ってなかなかやっかいなパーセンテージだなと思った.イオン性かもしれないし,もしかしたらちがうかもしれない・・・うーん,奥深いですね.
●δ+,δ-がよくわかってなかったんですけど,今日の講義で理解できました.ありがとうございました.
●数値で結合の種類がわかるのが驚き!
●電気陰性度の計算で,こんな簡単に結合の種類を分けることができるんだなぁとびっくりしました.
●ポーリングさんは本当にすごいと思いました.

●ライナス・カール・ポーリングの決め顔がかっこよかったです.

ここのページにありますよ.

●ポーリングさんがすごいと思いました.あやしい研究とはどのようなものだったのでしょうか?

ビタミンCを大量に摂取することによって癌が治療できる,というような研究です.現在に至るまで医学的に有効性が証明されていません.

●電気陰性度の別名がポーリングということを初めて知った.

違います.提唱者の名前がポーリングです.

参考動画(1)金属ナトリウムと塩素ガスとの反応

●今日の授業のおかげで,今度から食塩が結晶に見えると思います.
●なんかおモチみたいに見えた.
●ナトリウムがふくらむとは思わなかった.
●NaがNaClになるときは餅みたいで,まさに未知との遭遇ですね.食べてみたいです!って調味料として食べてるか・・・
●ビデオで見たように,塩化ナトリウムは割っても本当に四角形でわれるのかためしてみたい.
●岩塩を割ると絶対直方体の形に割れるのが面白いと思った.
●岩塩を割ると四角形に近い形になるというのは,本当に驚きました.
●Naが変化してNaClになる画像がおもしろかった.これを自分たちが食べているのかt一瞬ショックだったけど,違うと分かって安心した.
●ナトリウムがむくむくしていく姿がすごくいいと思いました.あんな反応がおきることは知らなかったので.おもしろかったです.
●イオンのことが今日は色々とでてきた-!ちょーうれしー!

参考動画(2)水素と酸素との反応

●ビデオの水のできる反応が,あんな小さな炎のところでおきているなんて,とても面白かったです.

期待と不安

来週は原子軌道を解説します.電子が原子核のまわりをまわっている,というイメージが壊されます.化学への理解が一度に深まる学生もいれば,呆然と立ち尽くす学生も出ます.

●来週何やるんだろう・・・
●覚悟します!
●来週楽しみです!! 期待してます!
●わかりやすかったです! 来週が不安です。。。
●来週の授業,ちょー集中します!! 熱い講義,期待しています.
●まだ授業について行けるので,先生の言う想像を絶する内容がとても楽しみです.
●来週の授業がとても怖く思います。
●次週は発展的な内容をするそうなので,少し楽しみです.覚悟して次回は授業に臨みます!
●今度の授業は難しくなるそうなので遅れないようにしてしっかり授業を聞きたいと思います.
●来週はスリリングな授業らしいので楽しみにしています.
●来週から楽しみです.
●来週の化学楽しみです
●来週は覚悟します.
●次の授業が少し不安です.
●来週が恐ろしいです.
●次回,理解できるように頑張ります.
●来週を,期待半分,不安半分で待ちます.
●来週が心配.遅刻せずにちゃんと来たい.
●来週は楽しみにしてます.遅刻したくないので雨が降らないことを祈ってます.
●来週は大学で習う範囲らしいので,理解できるようにがんばります.
●来週の授業,かくごしておきます!
●来週がとても楽しみです.
●覚悟します.
●来週の授業が楽しみです.
●次回,覚悟して臨みます!!
●来週の授業,覚悟していどみます.
●来週は楽しみにしてます.
●来週はレベルの高い講義のようなので,一層集中して臨みたいです.
●来週がこわいです・・・.人生がいやになる組に入る気がします.

総合評価と全般コメント

●今日も楽しくてわかりやすかったです.ありがとうございました.次回が心配です・・・
●説明がわかりやすく,おもしろかったです.
●高校で習った範囲なので,今日の授業は大丈夫!
●高校のときにやった内容で楽しかった.
●高校時代,よくわからなかった単語がよくわかりました.
●高校の復習は今日までですね? 来週,気合い入れてきます!! 明日の実験も楽しみにしています.
●今日もやったことのある範囲で楽だった.来週は大変ときいたので,頑張ろう.
●今日はなぜか眠くて書き写すのが遅くなってしまいました・・・暑いです。でもこの前は寒かったし気温が大変。
●寝ないようにがんばる
●1限で眠いけど化学楽しいからがんばれます.実験はやくやりたい.楽しみです.
●最近疲れがたまっているので今日は眠くなってしまった.
●実験のムービーとか見るのは楽しい.
●この授業は基礎からやってくれてとてもわかりやすいです.
●化学やばいです.テスト大目にみてください(笑)
●わかりやすい説明でよく理解できました.
●複雑に考えるのではなく,単純に考えるようにしていきたい.

●大切な用語とかおさえておかなければならない用語とかは色を変えてほしいです(大切!→赤,ちょっと大切→黄 とか・・・)

そういうのを自分で判断するのも大学生の学習スキルですよ.

●とても丁寧でわかりやすかったです.ただ,極性があることによって,どんなことがあるのかがよくわかりませんでした.

分子の反応性に関わってきます.詳しくは後期の有機化学で解説します.

質問

●NaClは食べられるけど,Naを食べたら危険ですか?

危険です.口の中をヤケドします.

●金属ナトリウムと塩素からできたNaClは食べられますか?

NaClはどのような作り方をされても同じNaClなので食べてもOKです.ただし映像で紹介した金属ナトリウムは灯油中に保管されていたものを用いているので,灯油の成分や,灯油の成分が塩素ガスと反応してできる不純物も含まれています.そういったものが人畜無害であるという確証は無いので,食べることはおすすめしません.

●自然のものから作った塩と,やばいガスとやばい物質で作った塩は何が違うんですか?

塩化ナトリウムNaClとしては全く同じものです.ただし不純物が異なります.調味料として様々な国から輸入された岩塩が市販されています.薄い色が付いていたり,味が微妙に違っていたりします.これは,不純物の違いによるものです.

●最後に見た映像で作られたNaClはしょっぱいんですか?

NaClはしょっぱいでしょう.ただし不純物が残っていれば,食卓塩とは違う味がするかもしれません.

●共有結合と,極性・非極性共有結合は別のものですよね?

極性共有結合と非極性共有結合をあわせて共有結合と呼んでいます.

●わかりやすかったので特に疑問点はありません.ウソです1つありました.点電子って書く位置は決まっているんですか?

決まっていません.お好きなところにどうぞ.ただし一つの原子に対して四隅に1個ずつ書いて行って,5個目から2個並べて書く,という書き方は決まっています.

●ふと疑問に思ったんですけど,どうして価電子というのは,8個で安定するのでしょう・・・

次回の講義で説明します.

●高校で化学をやらなかったので,化学要習をとっています.そこで思ったのですが,こんなに基礎からやってくれるのなら,化学要習をとらなくても,授業についていけるのではないか,と思いました.正直,化学要習はとるべきですか?

高校で化学を履修しなかった学生には化学要習の履修を勧めています.化学要習では扱っていても,化学講義では扱われていない項目がいくつかあります.また,化学要習では毎回,計算問題の演習を行っていますが,化学講義ではそうした時間を設けていません.そのため,高校化学未習得の場合,化学の理解が不十分になる恐れがあります.

●異なる原子同士が結合する場合は,すべて極性共有結合と考えて良いんですか?

この結合が共有結合の場合,そう考えてかまいません.

●水素はなんで赤いボンベに入っているのだろうか?

ボンベは色で中身がわかるようになっています.この色は国際規格で定められているものではありません.日本で使われているガスボンベの色は,1961年に通商産業省が定めたものです.なぜ水素を赤塗装にしたのかは不明です.

それは気づかなかった.

次回予告

次回は6月2日です.分子がさまざまな「かたち」を持つ理由を,電子の振る舞いから解説します.途中から来て聞きはじめても理解できない内容なので,遅刻しないように.「高校化学の復習」レベルを一気に超えます.「こういうのを待っていた!」と「難しくて挫折しそうだ」に割れる内容です.お楽しみに.