はじめよう固体の科学

電池、磁石、半導体など固体にまつわる話をします

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化学結合

過酸化物と亜酸化物:酸素が多すぎる物質と少なすぎる物質

過酸化物は、酸素が通常よりも多く含まれている化合物で、その強力な酸化力が特徴です.対照的に、亜酸化物は酸素が通常よりも少ない状態で存在する化合物です.

ハーバー・ボッシュ法:人口を倍増させた驚異の反応

この反応では窒素と水素から直接アンモニアを作り出します.アンモニアは肥料の素となります.肥料が容易に合成でき、安定的に食物を供給できるようになった人類は、爆発的に増加していきました.

超硬材料:「硬い」ために必要なことは

「硬い」ことは、それ自体に大きな意味を持ちます.人工的に数千万気圧級の圧力を実現しようとしたら、その環境に耐えられる硬さの材料が必要です.

共有結合、イオン結合、金属結合…:物質を作る様々な化学結合

原子と原子がつながることは自明ではありません.原子同士に働く引力による原子間のつながりを説明するためにいくつかのメカニズムが提唱・実証されており、それらは化学結合と総称されます.

同素体:実は存在しなくても問題ない概念?

同じ種類の元素であっても同じものであるとは限りません.炭素原子そのものは全世界で共通ですが、炭素原子のみからなる単体であっても、互いに見た目も化学結合の様式も、構造も全く異なるものがあります.これを同素体と呼びます.

ベント則:VSEPR則の限界を超えて分子の形を予測する(2)

ベント則を利用して、実際の分子の形をどのように理解可能かを見ていきます.

ベント則:VSEPR則の限界を超えて分子の形を予測する(1)

VSEPR則は、原子軌道や対称性を考慮しておらず、孤立電子対と結合電子対の違いを説明することができません.これらの問題点を解消するため、代わって発達した理論が今回紹介するベント則です.

HSAB則:化学における硬さと軟らかさ

化学に登場する酸と塩基、特にルイス酸・ルイス塩基には硬さの概念があります.酸と塩基の親和性の傾向を明らかにし、固体の結晶構造を形作るのに大きな役割を担います.

燃料電池:水素と酸素を直接電気に変換する技術

燃料電池は、分子の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換できるエネルギー変換装置です.燃料電池は、クリーンかつ高効率な発電を可能にし、家庭用・車載用への応用を目されるなど次世代のエネルギーとして注目されています.

負の熱膨張:温めると縮む不思議な材料

固体は温度を上げると膨張します.一方で、世の中には熱膨張が極めて小さい物質が存在します.それどころか、温度を上げると縮む物質まで存在します.常識に反するこのような物質は「負の熱膨張」物質と呼ばれます.

熱膨張:身近な現象も起源は意外と複雑

固体は温度を上げると膨張します.非常に身近な現象であり、日常生活でも熱膨張を実感することがよくあります.なぜ熱膨張は起こるのでしょうか.熱膨張の起源に迫るには物質の結晶構造にまでさかのぼる必要があります.

ケテラーの三角形:その結合、なんの結合?

電気陰性度とは「原子が電子を引き付ける強さの指標」のことでした.電気陰性度を用いて、結合のイオン結合性や共有結合性を視覚的に導出することが可能なのがケテラーの三角形です.