化学 二学期期末範囲
油脂
グリセリン+3×脂肪酸→油脂+3H2O
脂肪 …常温で固体の油脂。動物性のものに多い。
脂肪油…常温で液体の油脂。二重結合があるよ。
これを付加反応で二重結合取っ払うと固体になるよ。硬化油になるよ。
飽和脂肪酸 …二重結合なし。
パルミチン酸(C15H32O2)、ステアリン酸(C17H36O29とか。
不飽和脂肪酸…二重結合がいくつかあるよ。
二重結合が少ない方からオレイン酸、リノール酸、リノレン酸。
炭素数は全部17で水素が34→32→30。
加水分解反応…ほらだってエステルだから。一番上のの逆向きの反応。
アルカリぶっこむと石鹸が出来るよ。脂肪酸塩。
で。鹸化価。1gの油脂を鹸化するのに必要な水酸化カリウムや水酸化ナトリウムのmg数。
鹸化価=3×(水酸化カリウムのモル数)×1000[mg]/油脂の分子量 という式で表せるよ。
これで油脂の分子量が求められるね。
付加反応…脂肪油の二重結合になんか付加するよ。んで硬化油になるよ。
ヨウ素価。100gの油脂に付加するヨウ素の質量[g]だって。
ヨウ素価=ヨウ素の分子量×1分子の油脂に含まれる二重結合の数×100[g]/油脂の分子量だって。
きっとこっちの油脂の分子量は上で求めさせられたの入れるかと。
んでこれで二重結合の数が分かるのです。
繊維 天然繊維 植物繊維 (綿、麻) 主成分セルロース
動物繊維 (毛、絹) 主成分タンパク質
化学繊維 再生繊維 (レーヨン) 主成分セルロース…の短いやつ
半合成繊維(アセテート)主成分セルロースジアセテート
合成繊維
再生繊維(レーヨン)
短い繊維のセルロース(木材、紙)をアルカリ処理により溶解し、
再び長い繊維状のセルロースとして取り出したもの
→注射器で押し出す。光沢のある繊維。
銅アンモニアレーヨン
短いセルロース+シュバイツアー試薬(水酸化銅+濃アンモニア)→注射器で押し出す
ビスコースレーヨン
短いセルロース+水酸化ナトリウム+二硫化炭素→ビスコース→注射器で押し出す
ん、で。膜状にするとセロハンになるよ。
半合成繊維(アセテート)
セルロースのグルコース単位が持つ3つのヒドロキシル基の一部を
アセチル化するなどの化学変化を施した繊維。
セルロース+無水酢酸→トリアセチルセルロース+酢酸。触媒は硫酸。…ああ、脱水。
半合成繊維にはニトロセルロースというものもあるのです。
濃硫酸と濃硝酸の混酸によってセルロースを硝酸エステル化するのです。
綿火薬の原料だそうですよ。
合成繊維
石油中に含まれる低分子を重合させ、得られた高分子から作った繊維。
付加重合型合成繊維…ビニロン、アクリル。ビニル基を開くよ。
縮合重合型合成繊維…ポリエステル、ナイロン。二つの官能基をくっつけるよ。
ビニロン
アセチレン+酢酸ビニル→酢酸ビニル(触媒は酢酸亜鉛)
酢酸ビニルを付加重合させてポリ酢酸ビニルを作るよ。
それを水酸化ナトリウム水溶液で鹸化してポリビニルアルコールに。
これを紡糸してホルムアルデヒド溶液で処理。アセタール化するよ。
そうすると水に溶けなくなるよ。それがビニロン。
どうしてビニルアルコールからポリビニルアルコールを作らないのでしょう?
→ビニルアルコールが不安定ですぐにアセトアルデヒドになっちゃうからだよ。
だからこんな面倒な作り方をするんだって。
アクリル
アクリロニトリルとかいう噛みそうなやつを付加重合して得られる。
ポリアクリロニトリルを主成分とするのがアクリル繊維。
それに酢酸ビニルなりアクリル酸メチルなり他のビニル化合物なりを混ぜて
付加重合させたのをアクリル系繊維って言うんだって。
ポリエステル
エチレングリコール+テレフタル酸→ポリエチレンテレフタラート。
三回目ぐらいじゃないかこれ書くのって。
エステル結合がいっぱいできるんだって。
ナイロン
ヘキサメチレンジアミン+アジピン酸→ナイロン66+原料の2倍の水
アミド結合がいっぱいあるからポリアミドっていうらしいよ。
あとは。
ヘキサメチレンジアミン+セバシン酸ジクロリド→ナイロン610+塩化水素とか。
カプロラクタム+少量の水→ナイロン6とか。
染料…特定の可視光線を吸収し、繊維に丈夫に染めつく物質だと。
天然染料はまあ置いておいていい気がする。
合成染料。
パラ‐フェニルアゾフェノール(パラ‐ヒドロキシアゾベンゼン)(橙色)とか。
1‐フェニルアゾ‐2-フェノール(橙赤色)とか。
アゾ染料が一般的だよ。
染料が持つ構造。
特定の可視光線を吸収する構造。アゾ基とか。こういうの発色団っていう。
繊維に対して丈夫に染めつく構造。つまるところ極性があるって。
ジアゾ化とかジアゾカップリングとかするんだって。
塩化ベンゼンジアゾニウムは不安定だから冷やしとけって書いてある。
洗剤…界面活性剤を含む
…二層に分かれているものが接する面を広げようとする性質を持つ。
親水基も疎水基も持つよ。
これがぐるーって囲んでできるやつがミセル。
乳化するときは疎水基を内側にぐるーってやってミセル作るんだって。
ああ。石鹸の作り方。
油脂+なんかアルカリ→(鹸化)→石鹸(脂肪酸ナトリウム)+グリセリン。
は前書いたからいいよね一応。
陰イオン界面活性剤。
石鹸とか。親水基が陰イオンになるよ。
これが一番効果的、らしい。確か。
あとは陽イオン界面活性剤とか両性界面活性剤とか非イオン界面活性剤とか。
陽イオン(以下略)は洗浄力なくて柔軟剤とかに使うんだって。
合成洗剤。
硫酸ドデシルナトリウムとかって書いてある。
ドデシールってのがC12H25OHだからそれに硫酸突っ込んで最後のHをSO3Hに置換。
そのあと水酸化ナトリウム入れて最後のHをNaに置換。以上。
石鹸と合成洗剤の違い。
石鹸は硬水中で不溶性の塩を作り沈殿するよ。洗浄力が低下するの。
pHが低い溶液中で脂肪酸になってしまうよ。NaとかがHになっちゃうわけだ。
微生物により分解されやすいよ。
合成洗剤にはそうじゃないものもあるって。
あと合成洗剤は洗浄力が低下しないようだ。
合成樹脂(プラスチック)
熱可塑性樹脂…加熱により柔らかく、冷却により硬くなる性質を持つ。
鎖状構造が持つものが多い。付加重合によりできるものが多い。
ポリエチレン(PP) CH2=CH-CH3が重合。
ポリ塩化ビニル(PC) CH2=CH-Clが重合。
ポリスチレン CH2=CH-C6H5が重合。
メタクリル樹脂 CH2=C(CH3)-COOCH3が重合。
以下は縮合重合により作られる。
ナイロン、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート
熱硬化性樹脂…加熱により硬くなり、冷却しても元に戻らない
立体的な網目構造(架橋構造)を持つ。縮合重合のが多い。
フェノール樹脂 フェノール+ホルムアルデヒド。
オルト位とパラ位につきやすいよ。
尿素樹脂 尿素+ホルムアルデヒド。
どっちにせよ水が取れるようだ。
機能性樹脂
シリコーン樹脂 Si-O-Siって構造があるようだ。電気絶縁性とかに優れてる。
あとフッ素樹脂とか高吸水性樹脂とか導電性樹脂とかかいてある。
けどやったかどうかをそもそも知らない。シリコンの含め。
導電性樹脂はノーベル賞のやつだよね。
イオン交換樹脂
陽イオン交換樹脂…金属イオンを水素イオンに置換。
カルボキシル基とかスルホ基などの酸性の基がいっぱい。
陰イオン交換樹脂…陰イオンを水酸化物イオンに置換。
アルキルアミンとか。水酸化物イオン含んでるやつ。
ちなみにその交換は可逆反応だから陽イオンのを塩酸にぶっこめば戻ったり。
海水とか両方に通すと水になるようだ。NaClがH2Oに置換、って感じで。
プラスチックの特徴と問題点
生分解性プラスチック。
いい加減自分の字が読めないからとりあえず放置。
ゴムですよ。
天然ゴム
ゴムの木の樹液(ラテックス)に有機酸を加えて感想→生ゴム
生ゴムはイソプレンの重合体だよ。ポリイソプレン。
CH2=C(CH3)-CH=CH2の左側の二重結合が壊れるのか。
ちなみに全部シス型。そうじゃないと弾力性ないって。
シス型だと生ゴム。トランス型だとグタペルカ。何。
力で伸びるよ。加熱で縮むよ。
シス型ポリイソプレンは流動性があって弾性が弱いよ。
二重結合が酸素によって壊れるよ。つまりゴムが劣化(老化)するよ。
その辺の欠点を解消するために。
硫黄突っ込んで加硫ゴムに。架橋構造を作るのです。
でも加えすぎるともはやゴムらしくなくなる。5%弱でいいって。
弾性ゴム→革状ゴム→エボナイト(プラスチック)と変化。
合成ゴム
イソプレンなり似た構造を持つものなりで重合体を作ってみましたのです。
イソプレンゴム(IR)
天然ゴムに比べて均一だよ。…まあトランス型もできそうになるようだが。
ブタジエンゴム(BR)
ブタジエンはCH2=CH-CH-CH2。どうやら弾力性が大きいようだ。
クロロプレンゴム(CR)
クロロプレンはCH2=CCl-CH=CH2。機械部品とか。
スチレン‐ブタジエンゴム(SBR)
スチレンはCH2=CH-C6H5。耐摩耗性、耐熱性が大きいから生産量が最も多い。
金属
性質…展性、延性がある。光沢がある。電気や熱の良導体。
金属の製錬
自然界中で化合物で出てくるような金属を単体にしたいがためにやるもの。
酸化物とか硫化物とかだよ。
K -Alまでは融解塩電解が必要。
Zn-Naまでは炭素(コークス)とともに加熱し還元。
Cu-Agまでは強熱により還元。
Pt,Auはそもそも単体で出てくる。
銅の製錬
黄銅鉱(CuFeS2)をざくっと加熱→Cu2Sをまた加熱→Cu(粗銅…純度98%)
んで。これをもっと純粋にしたいから電解精錬。
陽極に粗銅を入れてイオンに。
陰極に準銅を入れてそこに銅(U)イオンがくっつく。
ああ、使う水溶液は硫酸銅水溶液だ。
粗銅に入ってた銅よりイオン化傾向の低い不純物、
および硫酸と反応して不動態を作るものは陽極泥になるよ。
鉄の製錬
赤鉄鉱(Fe2O3)なり磁鉄鉱(Fe3O4)なりにコークスと石灰石ぶっこむ。
→炭素含まれててもろい銑鉄ができる。
→燃焼して炭素飛ばした鋼ができる。
石灰石は不純物をスラグとして取り除くために入れるんじゃなかったっけ。
まあいいけど。
高温だと炭素が鉄を直接還元。低温だと一酸化炭素が鉄を還元。
だからそんな感じの反応式。
アルミニウムの製錬
ボーキサイト(Al2O3)に水酸化ナトリウム加えて錯イオンに。
→水素イオン加えて水酸化アルミニウムに。
→加熱して純粋なアルミナ(Al2O3)に。
ん、で。これに氷晶石を加えて加熱。加えると融点が下がるのです。触媒。
んで融解したものを炭素電極を用いて融解塩電解。
あああとリサイクルしたほうがエネルギー使わないよね、っていってた。
金属の腐食(さび)
単体→(酸化)→化合物
腐食を防ぐ方法は合金とか鍍金とか。
ブリキ…鉄の表面にスズを鍍金。
トタン…鉄の表面に亜鉛を鍍金。傷ついてもさびにくいのだよ。
…でー、あの表はある程度覚える必要があるんだな本当に。
ステンレス →鉄、クロム、ニッケル、炭素
ニクロム →ニッケル、クロム
黄銅 →銅、亜鉛
青銅 →銅、スズ
形状記憶合金→ニッケル、チタンのやつと銅、亜鉛、アルミニウムのと。
水素吸蔵合金→La、ニッケルとかマグネシウム、ニッケルとかチタン、鉄とか。
ジュラルミン→アルミニウム、銅、マグネシウム、マンガン
セラミックス
ケイ砂(主成分SiO2)
ケイ酸塩(金属イオン+ケイ酸イオン)を含む粘土や陶土
石灰石(CaCO3)
を混ぜて加熱して焼き固めた固体。だって。
ガラスとかセメントとか陶磁器とか。磁器のほうが高い温度が要るんだね。
ああ、SiO2は無機高分子化合物。んでケイ酸イオンはSiO3^2-とかSi2O5^2-とか。
生命を維持する化学反応(代謝)
…化学として内容が薄すぎて出せないとか言ってたが。
外部にある簡単な物質を生体を構成する複雑な物質にするのが同化。逆が異化。
植物が行う同化(無機→有機)
6CO2+6H2O→(太陽光)→グルコース+6O2 炭酸同化(光合成)
NO3^-、NO2^-、NH4^+を利用してアミノ酸を作る 窒素同化
動物が行う同化(有機→有機)
炭水化物 消化→グルコース(単糖類) 同化→グリコーゲン(多糖類)
タンパク質 →アミノ酸 →タンパク質
脂質 →グリセリン、脂肪酸 →脂肪
動物、植物の異化(呼吸)
消化したその辺の諸々→二酸化炭素、水
→ATPとかADP、リン酸とかからエネルギーを。
ATP…アデノシン三リン酸(ADP…アデノシン二リン酸)
全ての生物の体内でエネルギーの受け渡しで働く物質。「エネルギー通貨」
その辺のリンが繋がってるのが高エネルギーリン酸結合。
異化 好気呼吸(酸素を必要とする)
嫌気呼吸(酸素を必要としない)
グルコース(C6H12O6)→(2ATPが外に)
→ピルピン酸(C3H4O3)
→(乳酸菌の場合)乳酸(C3H6O3)、(酵母菌の場合)エタノール(C2H5OH)
なんかそのあと諸々。クエン酸回路とか水素伝達系。
肥料
肥料の三要素…N、P、K
窒素 を含む肥料…硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム(以上二つは酸性)
(NH2)2CO…尿素(有希さん…違う、有機酸)
リン を含む肥料…リン酸塩 Ca(H2PO4)2とか。
カリウムを含む肥料…塩化カリウム、硫酸カリウム、
炭酸カリウム(これは塩基性)
でー。
豆類の根に共生する根粒菌が窒素固定細菌だから空気中の窒素を取り込むよ。
農地では物質が循環しないので肥料が必要なのだと。
要にそんな方向じゃなければ肥料なんてはいらないわけだ。