大村の化学勉強法facebooktwitterrss高校化学の問題解説・勉強法を公開しています。科学の歴史も紹介しています。「子供に質問され、流石に忘れていることも多く、検索したら、とってもわかりやすいサイトにたどり着きました。これからもがんばってください。「本当にわかりやすいです。mol計算がわからなかった時、このサイトを見て理解できました。「化学嫌いなんで頑張ります・・・・フレームワークがよくわかり、テスト前等に役立てています。「すごく分かりやすいです。「とても分かりやすくて参考になります。実際にこのサイトを見て、テストで良い点をとれました。「化学は得意とはいえませんがよろしくお願いします!ものすごくわかりやすかった。「解説が解りやすいので登録しました。「薬剤師を目指しています。ものすごくわかりやすいです。今まで適当に考えていたことが、こうこうこういう理由だからこうなる。いうことが見えてきました。「すっごく分かりやすくて、もっと勉強したいと思いました。「とても参考になり助かります。「Molの計算が苦手です...がんばって得意にして行きたいです。他、匿名の方9名です。理想的な冷媒分子は、現実問題として次のような性質を必要とします。通常の温度範囲で蒸発し、圧縮で液化しないといけません。気化するときは大量の熱を吸収しないといけません。アンモニア、エーテル、クロロメタン、二酸化硫黄などはこれらの条件を満たし、良い冷媒です。いずれも分解したり、可燃性であったり、有毒であったり、ひどい臭いがしたりします――中にはこれらの欠点をすべて持つものもありました。冷媒の問題はありましたが、冷却装置の需要は業務用、家庭用ともに高まっていった。業務用冷却装置は貿易業者の求めに応じて開発されたもので、家庭用のものより五十年以上進んでいました。最初の家庭用冷蔵庫は1913年に登場し、1920年代には、製氷工場からの氷を入れる、伝統的なアイスボックスに取って代わりました。初期の家庭用冷蔵庫は、音の大きなコンプレッサーが食品とは別になって床に置かれていました。有毒で爆発の恐れもある冷媒の問題を解決するため、機械技術者のトマス・ミジリー・ジュニアと化学者のアルバート・ヘンネは、冷却サイクルの決められた温度範囲に沸点を持ちそうな物質を探し始めました。ミジリーはエンジンのノッキングを防ぐためガソリンに添加する四エチル鉛の開発に成功していました。二人はゼネラルモータースの冷却装置部門で働いていました。この基準に合う物質は、既に使われているか、あるいは実用的でないと却下されたものばかりでした。可能性があったフッ素化合物のみ調べられていませんでした。フッ素の単体そのものは毒性が強く、腐蝕性の気体です。それまでフッ素を含む有機化合物はほとんど合成されていませんでした。ミジリーとヘンネは炭素原子が一つか二つで、その水素原子のいくつかをフッ素か塩素に換えたさまざまな化合物をたくさん作ろうと決心した。して合成された塩化フッ化炭素化合物(クロロフルオロカーボン、CFC)は、冷媒として必要な条件を見事なまでにすべて満たした。非常に安定で、不燃性で、毒性はなく、製造コストも低く、ほとんど臭いもありませんでした。1930年ジョージア州アトランタで開かれたアメリカ化学会総会で、ミジリーはこの新しい冷媒の安全性を劇的なパフォーマンスで示しました。空の容器にCFCの液体を注ぎます。冷媒が沸騰すると彼は蒸気の中に顔を突っ込み、口を開けて大きく息を吸い込みました。火をつけたろうそくのほうに向いてゆっくりとCFCを吐き出すと、炎は消えました。CFCの不燃性、無毒性を示す、ユニークで見事なデモンストレーションでした。その後、多くのCFCの分子が冷媒として使われるようになりました。二塩化フッ化メタン(通常、フレオン12というデュポン社の商品名で呼ばれた)、三塩化フッ化メタン(フレオン11)、1、2二塩化1、1、2、2―四フッ化エタン(フレオン114)などです。ReviewTweet冷たく保つ2014-10-18サイエンスヒストリー1877年、フランスのルーアンの港に向けてフリゴリフィーク(冷蔵、冷凍の意味)号がブエノスアイレスを出航しました。積荷はアルゼンチンの牛肉です。今でこそこうした輸送は日常的ですが、これは歴史的な航海でした。船は冷やされた荷物を積んでおり、冷凍の時代の幕開けを告げるものでした。スパイスや塩による食品保存の時代を終わらせるものでした。少なくとも紀元前2000年以来、人々はものを冷やすのに氷を使ってきました。これは、個体の氷は溶けて液体になるとき周囲から熱を奪うという原理に基づきます。生じる水は排水口から抜き、新しい氷を追加します。冷凍機の冷却(refrigeration)には、この個体―液体ではなく、液体―気体の相変化が関係します。液体は蒸発するとき周囲から熱を奪います。蒸発で生じた気体は圧縮されることで液体に戻ります。この圧縮過程こそrefrigerationにreという接頭辞がつく理由です。蒸気が液体に戻り、再び蒸発することで冷却するという一連のサイクルが繰り返されます。このサイクルでは、機械的な圧縮装置(コンプレッサー)を動かすエネルギー源が鍵となります。したがって、氷を常に補充しなければならなかったアイスボックスは、厳密に言えばレフリジレーター(冷凍庫の意味)ではありません。今日、我々は深くは考えずに、“冷やす”という意味でrefrigerateという単語を使っていますが、厳密には間違いです。本当のレフリジレーターは、冷媒refrigerant――蒸発―圧縮サイクルを引き受ける分子――を必要とします。エーテルを使って冷媒の冷却効果が示されたのは、比較的古く1748年です。圧縮エーテルの装置が冷蔵庫として使われるのは百年以上後のことでした。1815年ころジェームズ・ハリソンがオーストラリアの醸造家のためにエーテルを使った蒸気圧縮の冷蔵庫を作りました。彼はスコットランド人でしたが、1837年にオーストラリアに移住していました。この二人は商業的冷蔵庫を最初に作った人々と言えるでしょう。フランスのフェルディナン・カレーは1859年、冷媒にアンモニアを使いました。彼もまた冷蔵庫を最初に作った人物というタイトルを請求してよいでしょう。当時はクロロメタンや二酸化硫黄も冷却用分子に使われました。二酸化硫黄は世界初の人工スケートリンクに使われた冷媒です。これらの小さな分子は、食品の保存が塩とスパイスに頼る時代を見事に終わらせました。全世界的に需要が高まる一方、産出地は中国に偏在しているため、レアアースをめぐる情勢は国際的な経済問題に発展しています。2011年9月、レアアースの不足が日本のアキレス腱になるという現実をさまざまと見せ付けられる事件が起こりました。中国と領有権を争う尖閣諸島で、違法操業をしていた中国漁船の船長が逮捕されたことをきっかけに、中国の関税当局がレアアースの輪出手続きをストップしました。日本政府が逮捕した船長の身柄をいち早く中国に帰した背景にも、レアアースが入ってこなくなったら日本経済が危うくなる現実に、政府が屈してしまった側面があるという見方が有力です。実際、現在の日本がレアアースの大半を中国一国に依存しているのは事実です。レアアースは中国だけに偏在しているのでしょうか。今という時代を積極的に生き抜くためには、その答えを知っておく必要があります。実は中国では、2つの偶然が重なったことから、レアアースを牛耳ることができたのです。レアアースの各元素は、それぞれ電子配置がよく似ています。その結果、化学的な性質も非常によく似ているので、同じ場所から産出される傾向が強いのです。レアアースの各元素が全部まとめて採れるというわけではありません。レアアースのうち、ランタンやネオジムなど、原子が比較的軽い「軽希土類」と呼ばれる元素が採掘できる鉱床と、ジスプロシウムやイッテルビウムなど原子が比較的重い「重希土類」と呼ばれる元素が採れる鉱床の2種類があるのです。レアアースの鉱床自体は、アジア、北欧、アフリカ、南北アメリカ、オーストラリアと、世界各地で見つかっています。そのほとんどが、軽希土類が採掘される鉱床です。重希土類が採れる鉱床は、現在のところ中国南部でしか開発されていません。重希土類は中国に依存せざるを得ないのです。重希土類は花崗岩(かこうがん)に含まれているのですが、含有量はごく微量です。花崗岩自体は世界中にありますが、これを砕いてレアアースを抽出するには、膨大な費用がかかってしまいます。中国南部にはたまたま花崗岩が風化してできた粘土層があり、わずかに含まれるレアアースがイオンになって粘土に吸着しています。そこに硫酸アンモニウムなどを流し込むと、レアアースのイオンが溶け出すので、安価に取り出せるという仕組みです。高温多湿でなければ花崗岩が風化することはないのですが、偶然にも中国南部は気候の条件がぴったり合う時期が長く続いていたわけです。軽希土類の鉱床は、中国だけではなく世界中で見つかっています。よかった、よかったといいたいところですが、残念ながらこちらも中国の独壇場です。世界各地にある軽希土類の鉱床の中で、たまたま中国のバイユンオボ鉱床だけが、地表のすぐ近くにあったのです。採掘の費用が劇的に安価ですむため、世界の市場を席巻。他国の鉱床は価格競争に敗れ、開発が遅れてしまったわけです。ちなみにバイユンオボは漢字では「白雲顎博」と書きますが、これは中国語ではなくモンゴル語で、「豊かな丘」という意味です。地名がモンゴル語であることからわかるように、バイユンオボ鉱床はモンゴルとの国境線のすぐ近くにあります。中国とモンゴルとの国境線がもう少しだけ南に引かれていたら、レアアースの勢力図はまったく違ったものになっていたでしょう。レアアースは日本で採れる?このように完全に中国産に偏っているレアアースですが、朗報もあります。2011年7月、東京大学を中心としたグループが、ハワイ諸島周辺の中央太平洋やタヒチ島周辺の南太平洋に、レアアースを含んだ泥が海底に幅広く分布していることを突き止めました。2012年になって、日本の排他的経済水域である南鳥島の周辺でも、レアアースを含んだ泥が大量に見つかったのです。資源量は国内消費量の230年分もあると推計されています。ありがたいことに中国南部でしか産出していない重希土類も豊富に含んでいるため、安価に採掘できる方法が確立されたら、レアアースをめぐる資源問題は一気に解決するでしょう。こんなに大量のレアアースが海底に眠っていたかというと、レアアースはごくごく微量ながら海水にも含まれていて、これが酸化鉄などに吸着して沈殿し、海底の泥になったからです。海底といっても、水深が3500~6000メートルという気の遠くなりそうな深海なのですが、幸いなことに泥として沈殿しているので、吸い出すことは不可能ではないと考えられています。ReviewTweetレアアース、レアメタル、ベースメタル2014-10-04サイエンスヒストリーレアアースとレアメタルとの違いについて、はっきりとさせておきましょう。名称が似ているので、混同している人も少なくないでしょう。両者はしっかりと区別して考える必要があります。鉄や銅、それにアルミニウムのように、生産量が多く世界中で幅広く使われている金属は、ベース(基盤)となる金属という意味でベースメタルと呼ばれています。これに対し、地球の表面にそもそも少量しか存在しない、あるいは簡単に取り出すことができないために希少価値を持つ金属を、総称してレアメタルと呼びます。その名の通り、レア(希少)なメタル(金属)という意味です。チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),マンガン(Mn),コバルト(Co),ニッケル(Ni),それに白金(Pt)などです。比較的なじみのある金属も、希少であれば幅広くレアメタルに含まれます。レアアースとは、レアメタルのうち、グループ3の第6周期までの元素をさします。レアアースとはレアメタルの一部なのだということを理解しておいてください。レアアースのアースには、「地球」以外にも「土」という意味があります。レアアースは土にわずかに含まれている元素という意味で、この名がつけられました。稀土類と訳されることもあります。日本が経済成長期の真っ只中にあった1968年、日立製作所から「キドカラー」という名前のテレビが発売されました。ブラウン管にレアアース、つまり稀土類を使うことによって輝度が上がったことから、半分ダジャレでこの名がついたそうです。輝度とは、ディスプレイなどの画面の明るさの度合いのことです。いった商品への使用用途以外には、日常生活でレアアースと触れ合うことはほとんどありませんでした。ところが、このレアアースが、高性能の磁石に不可欠な材料として、今や世界経済の首根っこを押さえるくらい重要な存在になってきているのです。レアアースを使った磁石は「稀土類磁石」と呼ばれ、何といっても高い磁石を保つことができるのが最大の魅力です。ハイブリッド車や電気自動車のモーターは、結局は磁石で駆動するため、磁石が大きくなれば、それだけパワーやスピードがアップするわけです。おまけに、レアアースは、溶ける温度(融点)が極めて高い、熱伝導率が高いといった他の元素にはない性質も持っています。これが、また、産業界にとっては大きな魅力なのです。どんな装置も長時間にわたって駆動させれば、大なり小なり熱を発します。熱伝導率が高ければ、熱はたまりにくくなります。仮に温度が上がっても、溶けなければ壊れにくいはずです。稀土類磁石は熱に強く、長時間続けて使用できるという大きな長所も兼ね備えているわけです。今後も、その用途は広がる一方でしょう。フレームワーク式】を運営。