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水とは何か!酸化、燃焼と化学反応とは?元素についてひも解く

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水とは何か!酸化、燃焼と化学反応とは?元素についてひも解く
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さて、お水に関する認識ですが、みなさんに質問です。

みなさんは水からできているものってどんなものがあると思いますか?


そうですね、「海」や「川」って答える人もいれば人間などの「体」と答える人も
いるかもしれませんね。

もしかしたら「雪」や「氷」、「湯気」や「水蒸気」、はたまた「みそスープ」や
「かき氷」なんて人もいるかもしれませんね。


さぁ今回のお話ですが、歴史的、化学的お話です。

18世紀、西暦1800年ごろまでは世界中で水と言われるものは世界を形作る
元素として考えられていました。


元素っていうのは「万物を形作っている究極的な要素」「物質を形作る基本的要素」という
意味のもので、昔は西洋では四元素説や五行説の一つとして水は取り扱われてきました。

簡単に言うと、昔の人は水と火と土などをこねくり回し、
その配合を変えると服が出来上がる的なものです。

火や水、土などの配合を変えると人間ができたりという考え方で、
火や土が人間の体を形作っているという考えですね。

それが、18世紀末に金属を酸で溶かすと謎の気体が発生し、
それを燃やすと水ができることが発見されました。



酸というのは簡潔に言うと物質を腐食させるも物質のことです。

よく物を溶かすときに用いられますね。

体の中では食べ物を消化する胃という器官(場所)で
食べて飲みこんだものが溶かされます。

このときに、塩酸というものが胃の中で出されるのですが、これがいわゆる酸です。

物を溶かすとほとんどの場合、気体が発生します。

胃の中では食べ物を塩酸がとかして二酸化炭素という炭酸ガスが発生します。

これが口から出ていわゆるゲップとなります。

ゲップの正体は二酸化炭素でしたのね。

ですので基本的に食後にゲップが出るのはこういうわけだったのですね。



おっと、脱線してしまった。

酸についてはまた別でお話ししますね。



話は戻しません!!
金属を酸で溶かすなどして謎の気体が発生するという現象は
一般的な物理では起こりません。

これらのある物質(Aとする)と別の物質(Bとする)を混ぜ合わせたら
全く違う物質(Cとする)が出来上がる現象のことを化学反応と言います。

この化学反応という現象は熱や光などを発しながら起こるものが多いです。

一番わかりやすい例がキッチンのガスコンロですかね。


え!?オール電化!!


オール電化の電気コンロは電磁気を利用して特定の鍋やフライパンを加熱する
仕組みなので説明する機会はないかな・・・

ガスコンロって何?って方はおそらくいらっしゃらないと思いますが、
仕組みを簡単に説明しますね。

プロパンガスっていう空気と混ぜて火種をつけたら燃えるガス(可燃性ガス)を
一定量の空気と混合して火種をつけて燃やすという仕組みなんですね。

ちなみに火種は単二、単三の電池です。古いやつでしたら四角いV9型の
電池の物もありますが。

ところでプロパンガスが空気と一緒に火をつけると燃える現象は化学反応なんですよ。

え!?って方もいらっしゃいますよね?


あれ?いらっしゃらない?


空気は実はいろんなガスの混合気体なんですよ。

混合とは2種類以上の気体が混ざっている状態のことで、空気は面倒だから
大ざっぱに言うと窒素(ちっそ)と言われる物質気体が8割(80%)、
酸素(さんそ)と言われる物質気体が2割(20%)なんですね。

このうち酸素だけが火種とセットになることによりプロパンを燃やす手伝いをします。

このとき、プロパンガス(物質A)が酸素(物質B)と混ぜ合わせたら
二酸化炭素(物質C)ができます。


このプロパンガスと空気中の酸素から二酸化炭素ができる現象これが化学反応です。


しかし、もっと厳密に言うと実はプロパンガスと空気中の酸素から出来上がっている物質は
二酸化炭素(CO2)だけではなく、水(H2O)も出来ているんですね。

さらに言うとこの水と二酸化炭素が出来上がるとき、光と熱というエネルギーもできているのですよ。


エネルギーとは何?光は?熱は?


話はややっこしくなるので機会があれば説明します。
(たぶんないと思うけど~・・・)


とある物質(A)に酸素が化学反応を起こして別の物質(C)が
作られること(化学反応)を化学の専門用語で酸化といいます。


また、熱と光を出しながら起こる酸化反応を燃焼といいます。

ガスコンロという機械はプロパンガスの燃焼反応を
人間が料理をするための加熱補助に専用に応用して作った代物なんですね。

出来上がった二酸化炭素や水は気体の状態なので
目に見えない上役にはあまりたたないです。

基本的には有害になることもありますので使用の際にはくれぐれも換気をお願いします。

有害になることについては機会があれば説明しますが・・・どうでしょう?


さて、大幅に脱線してしまいましたが、今度こそ話を戻します。

金属を酸で溶かすと謎の気体が発生し、それを燃やすと水ができることが発見されました。

その後、この謎の気体は酸素(O2)と反応して水(H2O)ができることが判明し、
水が元素では物質を形作る元素ではないことがわかりました。

ちなみにこの謎の気体の名前はのちに水素(H2)と名づけられます。

水の素(みずのもと)と書いて水素とは興味深いですね。


大幅に脱線しましたが次回は19世紀以降の人間との歴史を見ていきます。

興味のある方は次へどうぞ
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水の不思議導入編物質の三態の触り「固体」「液体」「気体」について

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水の不思議導入編物質の三態の触り「固体」「液体」「気体」について
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水ってまずは何なんでしょう?って問いたらみなさんなんて答えるでしょうね?


「液体」や「H2O」って答える人もいるでしょうし、「生きるために必要なもの」や
「川とか海の元」と答える人もいるでしょう。もっと簡潔に「水は水」と答える人もいるでしょう。

今回のお話は化学的な話。
物質の三態とよばれる「固体」「液体」「気体」についての触りについてお話します。


まず物質三態とは物質の基本状態である「固体」「液体」「気体」のことです。


液体
液体とはお水みたいな状態のこと。

具体的には容器に入れた時にその容器の形状に合わせて形を変える状態で、
なお且つ、自ら容器いっぱいに広がろうとしない状態のこと。

・・・難しいですね。

詳しくは水の分子を説明したときにお話ししますね。


気体
水でいうと水蒸気という状態のことです。

液体の説明と同様に説明すると、容器に入れた時にその容器の形状に合わせて
形を変える状態で、なお且つ、自ら容器いっぱいに広がろうとする状態のこと。

文章で説明すると何が違うのかわかりませんね。

ところでみなさん水蒸気って見たことあります?

そう、お鍋とかでお湯を沸かしたときにモワモワモワって見えるあの白い奴。

あれのこと・・・ではありません。

気体という状態では通常人の目では見ることができません。

水の気体状態である水蒸気も当然ながら目では見えません。

ならあのモワモワは何なの?

白いモワモワは通常湯気と言われ、実は空気中にすごく小さく液体の水の粒が
あるので白く見えるのです。

なぜ、小さい水の粒ができるのかって?

詳しくは水の分子を説明したときにお話ししますね。


固体
水でいうと氷の状態のことです。

具体的にいうと容器に入れた時、容器の形状に合わせて変形しにくい状態のことです。

詳しい特徴は水の分子を説明したときにお話ししますね。


実はこの物質の三態以外にも物質の状態というのは存在して、液体と気体の両方の性質を
持つ超臨界流体や、液体と固体の中間状態である液晶、物質の三態のさらに上、
物質の四態のプラズマ、固体だけど固体じゃないアモルファスと言われる状態や
挙げていけばみなさんが聞いたこともない物質の状態がたくさんあります。

そのうち話す機会があれば説明しようと思います。


さて、次は水について人間の歴史、と合わせてお話しますね。
しばらく化学的なお話になるかもしれませんがどうぞ気になる方は次へ
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