看護学科の化学講義(7)原子の結合その2

履修者47名中45名が出席．その全員が自習課題を提出．

前回やったこと・質問・コメント・その他紹介

くわしくは前回の講義録後半参照↓

(6)原子の結合(1)

動画:塩化ナトリウムの生成

前回，時間切れになったために紹介できなかった化学反応動画の紹介．1本目は塩素ガスと金属ナトリウムとの反応．

金属ナトリウムと塩素ガスとの反応

●食塩の結晶は生き物のようですごかったです．

●最初の塩NaClの実験で，久々に金属Naを見ました．何度見ても固体のNaというのは実感が湧かないものです．教室で先生がNaを切ってたことにすごく感動したのを思い出しました．

●最初に見た実験のビデオで実験をしているのは先生ですか?

残念ながら違います．

飽和食塩水から食塩の結晶を育てる

これに続いて，飽和食塩水から結晶を育てる実験を紹介しました．これは私が去年の夏に自宅でとりくんだものです．今年もやる予定です．

食塩の結晶成長

自宅でできるかんたんな実験ですが，キレイなカタチの結晶を育てるのはなかなか難しいものです．考えるべき点がたくさんある実験です．

●食塩の結晶育ててみたいと思いました．何日くらいで一つの結晶ができますか?冷蔵庫の中とか常温でないところでもできるものなのですか?

気温とか湿度とかによってでき具合が変わってきます．夏の暑い日に窓際にほったらかしておくと，食塩水の表面に結晶が浮かんでくるのが1日でわかります．冷蔵庫内でもできますが，ドアの開け閉めで衝撃が加わるときれいな結晶ができないのでオススメではありません．

●結晶つくります! 上にろ紙とかのせなくていいんですか?

大丈夫です．ろ紙を乗せて蒸発速度を抑えつつホコリをふせぐ方法もありますが，それが必ずしも必要というわけではありません．

●塩の結晶の実験，おもしろかったです．私もやってみたいと思いました!

●食塩，私も育てたことあります．どんどん大きくなるのが楽しかったけど，あんなにきれいな正方形は出来なかったです(泣)

●食塩の結晶，今年もがんばってください．

●今年の弟の理科の自由研究は塩を育てようで決まりです．

●部室で結晶つくってきます(笑)

まずは，やってみよう!

動画:水素と酸素から水

水素と酸素との反応

●水素と酸素から水ができることや，色々な結合の仕方を知り，特に水素結合，結合ってすごいなぁと思いました．

●中学の時に授業で水の合成実験を先生がやるのを見学したのですが，今日みた映像よりもっと激しくて軽く爆発していました．あのくらい安全な実験方法もあったんですね．

多重結合

酸素，窒素，二酸化炭素を例にとりあげて，原子と原子とをつなぐ結合の手が2本とか3本とかの場合を考えました．

●非共有電子が対にならないような奇数はあるんですか? Fとか?

価電子が奇数個の場合は，共有結合をつくるなりイオン結合をつくるなりして，奇数個にならないような状態に向かいます．

●多重結合がまだ理解できてない．

次回，補足説明をします．

金属結合

指定教科書には登場しない結合ですが，金属製の医療器具が多いことと，後期に導電性ポリマーのトピックを採りあげる計画があることを考え，簡単に説明しました．金属原子どうしが価電子を共有しあってむすびついた結合です．共有される電子は自由電子と呼ばれ，これが金属のかたまりの中を動くため，金属は電気を通すことができます．

●延性と展性のちがいがいまいちよく分からないです．

金箔のように，たたいてひろげることのできる性質が展性，針金のように，ひっぱってのばすことのできる性質が延性です．

●自由電子って動きまわれるやつだとは知っていたけど，なぜ動けるのか，よくわかっていませんでした．けど，今日の話で理解でき，良かったです．

水素結合

共有結合の1/10のつよさを持つ結合形態．電気陰性度の大きい原子に結合した水素原子がかかわる結合です．水素結合が生じる分子は沸点と融点が高くなります，水素結合をほどくためにエネルギーが必要になるからです．

一方，水素結合は水分子の並びに秩序化をもたらします．そのため，水は凍結した際に体積が増えます．寒冷地で冬期に水道管が破裂する事故が起こるのは，管内の水が膨張するためです．この水素結合の威力を動画で紹介しました．

●ペットボトルに水を入れて凍らせたことを思い出した．

●水素結合の力，びっくりしました．

●私はずっと，水素結合は弱い結合って教わってきたので，あんなパワーがあると知ってすごく驚きました!

●水素結合で氷がふくらむのは初めて知りました．身の回りにおこっていることを結合から見て知ることができてよかったです．

●水をあなどっていたが，鋼鉄を打ち破るなんて水素結合のパワーはものすごいと思った．

●水素結合はちょー弱いイメージあったけど，あんなばくはつもするんだと思った．

●水素結合恐るべしです．鉄球?爆発させられるってことはペットボトルに水を入れて凍らせていることは実は危険なんでしょうか?

オススメではありません．次の体験談のようになるからです．

●水が氷になるとふくらむ原理がよくわかりました．今までペットボトルに水を満たんまでいれて冷凍庫に入れて一晩たって出したらペットボトルが中の氷でやぶけてたり，キャップが飛びそうなくらいにふくらんでいたのを不思議に思っていたので，今日のわかってよかったです．

●水素結合だけでも強力なのに共有結合の1/10の強度ならば共有結合はどのくらいの力がありますか?

代表例はダイヤモンド．強い共有結合はあれくらいの強度を持ちます．

●なんで冬に水を出しとくといいんですか?

水を密閉しないためです．ふくらんだ氷の逃げ道をつくるためです．次のような体験談があります．

●水の結合力はすごいと思った．私の家でも冬は水道管の水を抜く装置がありました!

破壊力をもつ一方で，水素結合は生体高分子間の可逆的相互作用でも活躍しています．DNA複製に関する以下の動画を紹介しました．

●生物を履修してDNAの合成のところをやっていたので，化学の水素結合との関わりがあってびっくりです．

こうやっていろいろなものごとがつながっていくのです．

●DNAは切られちゃうんですか?

切れているのではありません．チェーンがペアを解消して，新しくつくられるチェーンとペアをつくりなおしているのです．

配位結合

非共有電子対を用いた結合形式です．生体中のあちらこちらにみられます．アンモニウムを例に説明しました．

●配位結合が今までよくわからなかったけど，今日ので分かりました!

●配位結合がよくわかりませんでした

●重そうって，カレーの鍋とか洗うときに使う白い粉と一緒ですか? あれって胃薬なんですか?

●配位結合の仕組みがよく分かりませんでした．

●配位結合のシステムはおもしろいですよね．非共有結合で安定しているのに，また+αをとりこもうとする，欲張りなのですね．あとは，わかりやすくするためにH₃O⁺で結合の説明を受けたように思います．

●配位結合が理解できなかったです．教科書には配位(共有)結合って書いてあるんですが，共有結合と同じってことですか?

●配位結合のことを高校ではあっさりしか習っていなかったので，今回の授業で理解ができ，仕組みがわかりました．

●配位結合がいまいちよく分かりませんでした．結合したらイオンになるのですか?

配位結合についても次回，補足説明しましょう．

多原子イオン

ひとかたまりになって活動する原子のあつまり，多原子イオン．代表的なものをその利用例とともに紹介しました．

●多原子イオンからできているものが私たちの身近にあることを知りました．

●多原子イオンは医療や食材など多くのものに使われているのだと思いました．

●人間ドックなどで「バリウムを飲む」とよくきいていましたが，それによって影ができて悪いところを発見する，ということは初めて知りました．

●多原子イオンひさびさに聞いて思い出した．

●多原子イオンが何に使用されているのかがわかった．医療において使用されているものを紹介してくれたので興味をもつことができてよかった．

●硫酸バリウムを飲んで胃の検査をするのは知らなかったです．胃を満たすまで飲むのはイヤかも・・・

●硫酸バリウム，飲みたくないです．

●硫酸バリウムのみたくないです

●硫酸バリウムは硫酸とついているから毒かと一瞬思いました．

●授業中いいそびれてしまいましたが，増影剤じゃなくて造影剤だと思います(^^)

●BaSO₄のところの造影剤を増影剤と書いてありました．なおさなきゃ(・▽・)

すいません，間違えました．

●Nの腕は3つだったと思ったのですが，4つになっても良いのですか? 特別な場合ですか?

共有結合なら3本です．イオンの場合，非共有電子対も使うので4本になります．結合の手の本数よりは，電子の数に注目しましょう．←オクテット則

●硫酸バリウムを飲まずに胃カメラだけで検査できますよね．

胃カメラのときは飲みませんが，X線撮影のときは飲みます．

●BaSO₄以下の化学式や薬品作用は覚えるべきですか?

実際に医療機関や検査機関にあるものを紹介したので，覚えておきましょう．これからもたびたび出てくる物質です．

結合全般

●今日は結合についてやった．結合大変だった．

●結合終わりましたね．よかったです．

●結合の種類色々あって面白いです!

全般

●今日も分かりやすくて楽しい授業でした．

●今日はなんか眠かったです．すいません．覚えるのが多くて大変そうです．

●寝ちゃってすいません。。。

●高校でやった内容と同じだったので復習になってよかったです．改めて化学って日常の生活でも多く関わっているしすごいと思いました．

●もっと身近なものを化学的な視点で見れるようになっていきたい．

●黄色と白で点を書くと見づらいです．

●どんな薬草がどんな症状に効くのか教えて下さい．

●化学を1から教えて下さるので本当に助かります．また，宿題は良いと思います．予習してから授業に臨むとやっぱり頭にはいってくる気がします^v^

●なんか今日は教室が蒸し暑かったので，出来ればクーラー入れて欲しかったです．

●私はプリントがあれば，やる方です．

●今日も面白かったです．

●最初の理学と工学の違いが興味深かったです．友人でもたくさん理工学部に進んだ人がいるのですが，どんなことをしているんだろうと思っていました．あんな風に様々な視点から世界を見てるんですね．