消化(物理的消化・化学的消化)

今回は、消化について書いて行こうと思います。

1 消化

消化は、主に2つに分けられます。物理的消化と化学的消化です。

2 物理的消化(蠕動運動・分節運動)

咀嚼、蠕動運動(ぜんどう)などが物理的消化として挙げられます。物理的消化とは、食物を噛み砕き、消化的と混合することで、化学的消化を受けやすくすることをいいます。

蠕動運動とは、食道から肛門へ食べ物を動かす運動をいいます。この運動がないと食道に食べ物が詰まったままになりますね。

この反応は、食道→胃→小腸→大腸のように一定の方向に向かって進んでいきます。

分節運動も物理的消化の一部です。この反応は、小腸で行われる運動で、収縮と弛緩(しかん)部位が交互に入れ替わることで食べ物を砕き、消化液と混ぜる運動をいいます。

3 化学的消化(アミラーゼ・リパーゼ)

消化酵素による分解作用を化学的消化といいます。具体的には、アミラーゼやリパーゼなどが挙げられます。

アミラーゼ

グリコシド結合を加水分解することで、デンプン中のアミロースやアミロペクチンを分解します。

リパーゼ

脂質を構成するエステル結合を加水分解します。

まとめ

・消化には、物理的消化と化学的消化がある

・物理的消化には、咀嚼、蠕動運動、分節運動などがある

・化学的消化とは、消化酵素による分解作用をいう

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アンモニアの工業的製法(ハーバー・ボッシュ法)

今回は、アンモニアの工業的製法について書いていこうと思います。

1 なぜアンモニアが生活を豊かにするのか

アンモニア(NH3)には、見ての通り、窒素(N2)が含まれています。

窒素は、肥料の3要素(N.P.K)のうちの一つで植物を育てる上で重要な元素です。ハーバー・ボッシュ法によってアンモニアが生産出来るようなり、食物の生産性が格段に上昇しました。また、窒素は、火薬を作る材料にもなります。

2 ハーバー・ボッシュ法

ハーバー・ボッシュ法は、鉄を触媒として用いて、高温・高圧で反応を進めます。以下が化学式です。

N2+3H2→2NH3

ΔH=-92kJ

(N2+3H2→2NH3+92kJ)

3 なぜ高温・高圧なのか

この反応は、発熱反応なので、ルシャトリエの原理より、低温・高圧で反応させるべきでは、と思うかもしれません。

しかし、温度が低すぎると、反応速度が遅くなり、平衡に達するまでの時間がかかりすぎます。なので、結果的に高温の方が多くのアンモニアを製造出来るというわけです。

まとめ

窒素は、肥料の3要素(N.P.K)のうちの一つ

ハーバー・ボッシュ法は、鉄を触媒として用いて、高温・高圧で反応を進める

ハーバー・ボッシュ法の反応式

N2+3H2→2NH3

ΔH=-92kJ

(N2+3H2→2NH3+92kJ)

なぜ高温・高圧なのか

→高温下で、反応させているのは、反応速度を大きくし、平衡に速く到達させるため

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イオンの色とハロゲン化合物の色

今回は、代表的なイオンの色についてまとめて行こうと思います。

1 色のあるイオン

イオンは、一般に無色ですが色の付いているイオンもあります。代表的なものをまとめてみました。

Cu2＋(銅イオン)→青色

Fe2+(鉄イオンll)→淡緑色

Fe3+(鉄イオンⅢ)→黄褐色

Ni2+(ニッケルイオン)→緑色

CrO4^2-(クロム酸イオン)→黄色

Cr2Ｏ7^2-(ニクロム酸イオン)→赤橙色

Ｍn2+(マンガンイオン)→淡桃色

ＭnＯ4-(過マンガン酸イオン)赤紫色

Cr3+(クロムイオン)→緑色

I3-(三ヨウ化物イオン)→褐色

[Cu(NH3)4]2+→深青色

2  ハロゲン化合物の色

有名なハロゲン化合物の色を見ていきます。

AgCl(塩化銀)→白色

PbCl2(塩化鉛)→白色

Hg2Cl2(塩化水銀Ⅰ)→白色

AgBr(臭化銀)→淡黄色

AgI(ヨウ化銀)→黄色

覚えておきたいのは、こんな感じですかね

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気体の集め方(捕集方法)

今回は、気体の集め方とそれぞれの特徴について書いて行こうと思います。

1 水上置換法

この方法は、水に溶けにくい気体を集めるときに使用する方法です。

上の写真のように装置を組みます。気体が集まると、水が下に下げられていきます。

具体的には、水素(H2)、酸素(Ｏ2)、一酸化炭素

(CO)、一酸化窒素(NO)などがこの方法を使用して捕手する気体です。

2 上方置換法

この方法は、水に溶けやすく空気よりも軽い気体を集める時に使用する方法です。

上のように装置を組みます。空気よりも軽い気体を集めるので当然、瓶も上向きですね。

空気の分子量は、28.8です。約29と覚えておきこれよりも小さいなら上方置換法で集めます。

空気の分子量よりも分子量が大きい気体だと次の方法で集めます。

3 下方置換法

水に溶けやすく、空気よりも重い気体は、この方法で集めます。

上のように装置を組みます。

具体例を挙げると、塩素ガス(Cl2)、塩化水素(HCl)などは、この方法で気体を集めます。

塩素ガスの分子量は、約71、塩化水素の分子量は、約36なので、どちらも空気の分子量(約29)

よりも大きいですね。

まとめ

・水上置換法→水に溶けにくい気体

(H2、Ｏ2、CO、NO)

・空気の分子量は、28.8、約29

上方置換法→水に溶けやすく空気よりも軽い気体(空気の分子量29よりも分子量が小さい気体)

下方置換法→水に溶けやすく空気よりも重い気体(空気の分子量29よりも分子量が大きい気体)

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タンパク質の変性とは

今回は、タンパク質の変性について書いていこうと思います。

1 タンパク質の構造

タンパク質には、主に一次構造、ニ次構造、三次構造、四次構造があります。一次構造は、ペプチド結合によってアミノ酸が結合したもの(ペプチド)の配列です。二次構造は、主に2種類、

α-ヘリックス構造とβシート構造があります。

上がα-ヘリックス構造、下がβシート構造です

三次構造、タンパク質全体がコイル形成や折りたたみによって特定の三次元的な形を取る構造を言い、四次構造は、三次構造がいくつか集合し作った複合体のことを言います。

2 タンパク質の変性とは

高次構造が一次構造に影響することなくタンパク質の形が崩れることを変性といいます。

一次構造が壊れないということは、アミノ酸の配列は、変化しないということですね。一度、変性したタンパク質のほとんどは、元に戻ることは、ありません。

3 変性の具体例

タンパク質の変性は、主に熱、機械的攪拌、洗剤、有機溶媒、PHの変化、無機塩などによって起こります。

身近な例を挙げると、

生卵を焼くと卵焼きができる。(熱による変性)

洗剤を使い食器を洗うと手が荒れる(洗剤)

牛乳が酸敗して酸性になると、タンパク質が凝固する(PH)

スポンジケーキ、メレンゲ(機械的攪拌)

などたくさんあります。

自分が意識しないところでタンパク質の変性が利用されていると思うと面白いですね。

最後まで読んで頂きありがとうございました

炎色反応を覚える

今回は、炎色反応について書いていこうと思います。

1炎色反応とは？

ある種類の元素を含んだ物質を炎に入れるとその元素特有の色が現れます。これを炎色反応といいます。

2 有名な炎色反応

主にLi(赤)、Na(黄)、K(赤紫)、Ca(橙赤(とう))

Sr(紅)、Ba(黄緑)、Cu(青緑)です。

3 覚え方

上記の覚え方が一番オススメです。ただし、バリウム(Ba)と銅(Cu)が共に緑になっているので、別途にBaは、黄緑、Cuは、青緑と覚え直すのをオススメします。

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E=mc^2 と核反応

今回は、核融合反応と核分裂反応の有名な例について書いていきたいと思います。

1 核融合反応(D-T反応)

これは、二重水素(D)と三重水素(T)を用いた核融合反応です。二重水素、三重水素とは、水素の同位体でそれぞれ中性子の数が1と2の物です。二重水素は、英語でdeuterium(デューテリウム)と呼ばれ、三重水素は、英語でtritium(トリチウム)と呼ばれます。またそれぞれの頭文字を用いてDとTとして表されます。

主に水素爆弾に利用されており、この反応は、計17.6ＭeVのエネルギーを発生させます。

2 核分裂反応

https://ja.m.wikipedia.org/wiki/核分裂反応

Wikipediaの画像が凄く分かりやすかったのでこれを見ていきます。まずウラン235に中性子を吸収されると、クリプトン92とバリウム141になります。この際、中性子が新たに放出され、この中性子がまた別のウラン235と反応していきます。この反応を連鎖反応といい、この反応を高速で引き起こし、莫大なエネルギーを取り出したものが原子爆弾です。またこの反応は、一例で、ウラン235と中性子から、キセノン144とストロンチウム90が出来たり、ヨウ素135とイットリウム97が出来たりします。

3 E=mc^2とは？

この式は、質量とエネルギーは等価である。という式です。Eは、エネルギー、mは、質量(kg)

cは、光速(約3.00×10^8m/s)を表します。

核分裂反応を例に挙げると、

分裂前の総質量>分裂後の総質量

が成り立ちます。

このように、反応の後で質量が減少することを質量欠損といいます。

この質量欠損によって減少した質量(m)が、莫大なエネルギーとなって、放出されるわけです。

光速の二乗は、非常に大きい数なのでほんの少しの質量でも莫大なエネルギーを生みます。

4 まとめ

今回は、核反応の例として核兵器をあげてみましたが、ウラン235の核分裂反応は、原子炉にも使用されています。必ずしも、核兵器だけに使われているわけでは、無いというわけですね。

最後まで読んで頂きありがとうございました。