学習記録 3/23-3/29

<今週する予定だったこと>
・化学 TC: 0099-

<今週したこと>
・化学 TC: 0099-0115

<物理・化学メガジグゾーパズルに取り組み中>
◆アボガドロ数
・アボガドロ数個の分子から成る気体の体積が、種類によらず標準状態(0°C、1.01 × 10^5 Pa)で同じ22.4Lなのは、分子を質点と考えることができて、質点と考えると、運動エネルギーと圧力が同じならどの種類の系も見分けがつかなくなるから?
・中学のころになぜアボガドロ数が6.022x10^23なのかが理解できなかった。たとえば5.803x10^22ではだめなのか? 今回勉強してみると、炭素12をそれだけ集めると原子量にgをつければよいだけの数だからと、昔と同じだろう説明を聞いた。そして、やはり同じところで、なぜ6.022x10^23かがよくわからなくなった。ともかく、改めて考えることになった。つまり、炭素12原子をどんどん積んでいって、秤がちょうど12g(炭素の原子量 g)でつり合ったときの原子数ということになる。他の元素も同じように積んでいって、その元素の原子量分のグラム数になったところでやめる。ということは、逆に言うと、アボガドロ数は原子の重さの裏返しか? 1molの物質量をアボガドロ数で割ると原子の質量が出るはず。原子の質量は^-23の桁になるはず。調べると、炭素12の質量は、1.993×10^-23g。たしかに^-23の桁だ。それに、1.993×10^-23gを6.022x10^23倍すると、たしかに12になる。

◆Web: 「結晶化学」のページを読んであれこれ考えた
・水は4°Cでいちばん重くなる。だから、氷は水に浮く。物質は温度に比例して原子や分子の運動が大きくなるので、ふつうは、個体よりも液体、液体よりも気体へと、密度が小さくなる。とすると、液体の物質が表面から冷えて個体の部分ができるとどうなるか? 密度が大きいので、底に沈む。表面はいつも液体で、表面が個体になるときには、全部が個体になる。
・でも水の場合は例外で、水が個体になった氷は浮く。そうすると、外気温度がかなり低くて表面から冷えると、表面が凍ってシールド(断熱材)になる。つまり、氷の下が水のまま、表面よりも上の外気から遮断されて、熱が保たれる。そのようにして、凍った池の上で人がスケートをしていても、池の氷の下には豊な生態系が広がる。外気がどれほど寒くても厚い氷の下に水があるといえば、エウロパも同じことなのだろう。
・なぜ氷の密度が低いかは、結晶の状態に並んだときの分子間の距離が大きいから。エネルギーをもらって自由に動き回れるようになると、とりあえず少しお互いに近づいたほうが安定する。でも、さらに温度が上がって熱エネルギーがふえると、もっと広く動き回った方がよくなるので、また密度が下がっていく。
・水のように個体のほうが液体よりも密度が低い物質を異常液体という。異常液体になる物質には、ほかにSi, Ge, Ga, Biがある。周期表上で、12族から14族の周期4から6あたりになんとなくまとまっている。何か性質が共通しているのだろうか? 半導体の材料になるものが多いように見えるのも、何か関連しているだろうか?
・0°Cから4°Cまで水の密度が上がっていくのはなぜ? そのヒントになりそうな資料を見つけてあるので、いずれ読んでみようと思う:
【記者発表】水の特異性の起源 田中 肇(東京大学 生産技術研究所 教授)
https://www.iis.u-tokyo.ac.jp/ja/news/2875/
その論文:Water-like anomalies as a function of tetrahedrality
https://www.pnas.org/content/115/15/E3333

<来週すること>
・化学 TC: 0116-

photon
  • photon

コメントする

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です