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はてなキーワード: 自由電子とは

2020-03-03

anond:20200303001627

コロナ (Corona) とは、太陽の周りに見える自由電子の散乱光のこと。もしくは、太陽表面にあるもっとも外縁にある電気的に解離したガス層。「太陽コロナ」との呼び方もある。(太陽コロナプラズマ一種であるが、コロナという言葉は2,000年以上前から冠の代名詞として使われてきて、クラウンという言葉につながった。

2019-10-22

anond:20191022015649

ベンゼン環みたいに閉じた中で自由電子になっているのって何に分類されるの?

イエーーーーーーイ皆、原子の結合のしかた3つ言えるかな~~~~~~???

イエーーーーイ!!!原子の結合のしかた3つ言えるかーーーーー!

高校で習うようなことだから知ってる人は知ってると思う!言える奴はオラの文章ツッコミを入れ始める前に今年買ってよかったものを書いてブラウザバックしよう!

物質原子からできていると言うけど、原子基本的にそのままの状態存在することはできない!結合をつくって分子のような別の物質になることで初めてこの世に存在することができる!その結合の仕方にはザックリ3種類ある!、共有結合イオン結合、金属結合の3種類だ!

「あーあったあった、それがわかれば説明できるわ」って人はよく行くチェーン店とその魅力を語ってブラウザバック!!!

結合を考えることは物質性質を考える上でわりと大事だ!3つ言えるようになれば、結合の種類から物質性質を推測することができるようになる!ぜひ覚えてみよう!

・・・

はじめに!物質原子からできていると人は言う!それは事実っちゃ事実だけど、原子基本的そのままで存在することができない!原子というのは小さなボールだ!でもボール状態では基本的存在することができない!存在することができたとしても、一瞬でほかのボールとくっついてしまう!原子はほかのボールとくっつくことで初めて存在することができる!でも、そのくっつきかたには3種類ある!思い出してほしいが、空気中の窒素N2酸素はO2、水素H2と書くだろう!2はボールが2個繋がっていることを表す!こいつらは2個つながらないとこの世に存在することができない!

ちなみに他のボールと結合しなくても存在することができる例が6個だけ存在する!「希ガス」と呼ばれるヘリウムネオンアルゴンクリプトンキセノンラドンの6個だ!こいつらはほかのボールとくっつくことなしに存在することができる!技術イマイチ時代空気から希ガスだけを分離することが難しかたから(今でも容易ではないけど)、レアなガスで「希ガス」という名前が付けられている!馴れ合わずとも単独存在することが高貴なガスだから貴ガス」と呼ぶこともあるな!もっとも天下の貴ガス様もフッ素塩素のような暴力的原子相手なら無理矢理くっつけることが可能だ!くっ殺せ!

・・・

さて!世の中の原子基本的単独だと存在することができないけど、希ガスと呼ばれる種類の原子だけは単独でも存在することができる!理由は「希ガス電子の数がちょうどいいから」だ!地球の周りを月が回っているように、原子の周りにはいくつかの電子が回っている!ヘリウム電子を2個、ネオン10個、アルゴンは18個の電子を持つ!なぜ宇宙がそうなっているのかは不明だが、とにかく2個、10個、18個、36個、54個、86個のときはちょうどいいらしい!なぜこれらが「ちょうどいい」のかは不明しか言いようがない!君が化学に詳しいなら「最外殻が閉殻になるから」と説明して見せるかもしれないし、君が物理学に詳しいなら量子力学方程式を解いて2,10,18・・・個の電子を持つ原子が結合を持たない理由説明して見せるかもしれないが、それすら「宇宙がそういう法則になっているから」の言い換えでしか無いんだ!なぜ君はまだ読んでいるんだ!チェーン店を書いてブラウザバックしろと言ったはずだ!

とにかく、宇宙100以上ある原子のほぼ全ては単独じゃ存在できない!一つのボールとして単独存在することができるのは、この世で「希ガス」と呼ばれるヘリウムネオンアルゴンクリプトンキセノンラドンの6個だけだ!

から、全ての原子は、電子の個数を希ガスと同じにするために結合を作る!

・・・

あらゆる原子希ガスと同じ個数の電子を持ちたがる!そのために他の原子とくっつく!

ここで原子構造説明しよう!原子構造地球と月によく似ている!プラス1の静電気を持つ「陽子」がいくつか中心にあって、その周りを、マイナス1の静電気を持つ「電子」が同じ数だけグルグル回っているんだ!プラスマイナスで打ち消し合ってプラマイゼロになるから原子は結局のところ静電気を持たない!何?「実際はグルグル回ってるわけじゃない?」君!なんでまだ見ているんだ!

とにかく原子というのはプラス静電気を持ついくつかの陽子の周りを、同じ数だけのマイナス電子が回っている!陽子デカくて重いけど、電子はメッチャ軽くてメッチャ小さい!ちなみに原子の中心には中性子というのもあるけど、それは今はいいだろう。

それはそうと下敷きで髪の毛をこすってみてほしい。こすってみただろうか?どうせやってないとは思うが、君がロン毛なら髪の毛は下敷きにひっつくはずだ!こすることで下敷きにマイナス静電気が、髪の毛にプラス静電気が乗る!プラス静電気マイナス静電気は引っ張り合う!だから髪は下敷きに引っ張られるんだ!同じように、まるで月と地球が引っ張りあうように、プラス静電気を持つ陽子マイナス静電気を持つ電子を引っ張っているんだ!

さて、全ての原子希ガスと同じ電子の個数になりたがる!世の中には電子を周りから略奪することで希ガスと同じ電子の個数になるヤツがいる!そういう原子のことを「非金属元素」と呼ぶ!金属っぽくないヤツはたいてい非金属だ!例えば電子を8個持っている酸素は、周りから電子を2個奪ってネオン(10個)と同じ個数になる!「電子を略奪する」という現象は、化学世界だと「酸化する」と表現されることもある!古い油がまずくなるのは、空気中の酸素が油から電子を略奪するからだ!知っての通り酸素金属じゃないだろう?とにかく非金属元素は周りから電子を略奪することで希ガスと同じ電子の個数になる!!活性酸素と呼ばれる物質酸素を略奪する能力がめちゃくちゃ強いから人体の物質を超スピード酸化してしまうんだ!

不思議なことに、電子の数さえ希ガスと一緒なら、そいつ希ガス同様に単独存在することができる!電子マイナス1の静電気を持つからプラマイゼロだった原子電子を1個略奪すれば原子全体はマイナス1の静電気を持つようになる!原子全体で静電気を持っているような物質のことを、原子とは区別して「イオン」と呼ぶ!マイナス静電気を持っているイオンのことをマイナスイオン・・・とは呼ばない!陰イオンと呼ぶ!滝や日本製家電の周りに発生すると言われている「マイナスイオン」は科学的な意味での陰イオンとは別物だ!

電子を略奪するやつがいる一方で、電子を略奪されるやつもいる!電子を略奪されることで希ガスと同じ電子の個数になるヤツのことを「金属元素」と呼ぶ!周期表を見ろ!どれが金属元素でどれが金属元素じゃないのか書いてあると思う!何?書いて無い?もっとちゃんとした周期表を見ろ!まあ、名前に「~ウム」と付いているモノは全て金属元素だ!プルトニウムとか、ナトリウムとか、カルシウムとかだ!プラマイゼロ原子は、マイナス1の静電気を持つ電子を略奪されると、最終的には全体でプラス1の静電気を持つことになる!マイナスの引き算はプラスなんだ!プラス静電気を持つ原子のことを「陽イオン」と呼ぶぞ!プラスイオンとは言わないから注意だ。陰キャ陽キャとは言うがマイナスキャプラスキャとは言わないだろう!言うとしたらそれはもう別物だ!電子を略奪されることを「酸化される」と化学世界では表現する!金属元素の代表である鉄は空気中の酸素電子を略奪されてすぐ錆びてしまうだろう!

世の中には電子を略奪してマイナスになるヤツと、電子を略奪されてプラスになるヤツがいることがわかった!ここで下敷きの話を思い出してほしい!プラスマイナスは引き合う!だからプラス静電気を持つイオンマイナス静電気を持つイオンは引き合う!陰イオン陽イオンは引き合ってくっついてしまう、つまり結合してしまうんだ!このくっつきのことを「イオン結合」と呼ぶ!

イオン結合によって結合している物質代表に、食塩がある!塩化ナトリウムNaClだ!ナトリウムNa金属で、塩素Cl金属じゃないだろう?プラスになったナトリウムと、マイナスになった塩素イオン結合でくっついているのがNaClという物質だ!

かにもいろいろある!たとえば重曹イオン結合で出来ている物質だ!君の趣味写真を撮ることなら、蛍石で出来たレンズを持っているかもしれない!蛍石レンズに使われている蛍石イオン結合でできている!蛍石フッ素イオンカルシウムイオンでできている!

イオン結合でできた物質は水に溶けやすものが多いという性質もある!塩は水に溶けるだろう!蛍石レンズも湿気に気をつけて保管しないといけない!

ちなみに、「~塩」という名前物質はすべてイオン結合でできている!ハム添加物に「リン酸塩」というのがあるが、あれもイオン結合でできている物質だ!医薬品には「ナンチャラ塩酸塩」「ナンチャラ硫酸塩」という名前のものが多い!医薬品ほとんどは有機物だが、有機物基本的に水に溶けにくい!水に溶けない物質波吸収することが難しい!でも塩酸硫酸を加えて無理矢理イオン化してやると水に溶けやすくなる!ナンチャラ塩酸塩、ナンチャラ硝酸塩とはそういうものだ!ただし、元の塩酸硫酸性質は消えているかビビる必要は無い!!

イオン結合でできた物質結晶は脆くて割れやすいという性質を持つことが多い!イオン結合でできた物質結晶プラスマイナス規則正しく配置している!つまりこんな感じでプラスマイナスが交互に並んでいる!

+ー+ー

ー+ー+

+ー+ー

ここ↑にノミハンマーで若干の力を加えたらどうなるだろうか?プラスマイナスがズレる!最初プラスマイナス規則正しく引き合っていたのに、ズレることで今度はプラスプラスマイナスマイナスで反発し合う力に変わってしまう!だからイオン結合でできた物質は脆く割れやすいんだ!たとえば君が料理をするなら、岩塩ミルでかんたんに砕けることを知っているだろう!

・・・

次!金属結合

金属原子は、電子を略奪されると電子の個数が希ガスと同じになる!でも電子の略奪という現象は略奪するやつとされるやつの両方が居ないと発生しない!「空間電子を投げつければいいじゃん」と思うかも知れないが、プラスマイナスは引き合うから電子空間に投げつけることはできない!地球が月を彼方のアストラに投げ飛ばすことができないのと同じだ!だから略奪するヤツとされるヤツが必要なんだ!近くの空間に略奪されることしかできない金属原子しかいなければ、電子の略奪は発生しない!じゃあどうすれば金属原子希ガスと同じ電子の個数になることができるだろうか!

答えは簡単!他の金属原子押し付けしまえば良い!たとえば、ナトリウム電子11個持つ!だから電子を1個押し付けることさえできれば、希ガス(電子10個のネオン)と同じ電子の個数になることができる!ナトリウム原子100個いれば、ナトリウムはカタマリを作って電子押し付け合う!ピンが抜かれた手榴弾を何人かで投げあっているのと同じだ!手榴弾、皆で投げ合えば怖くない!金属は余分な電子押し付けたいがために集まる!集まらないと押し付け合うことができないからな!この集まりのことを「金属結合」と呼ぶぞ!これが2つ目だ!

押し付けあっている電子は、押し付けあっているが故にカタマリの中を超高速で飛び回っている!おしつけあっている電子は「自由電子」と呼ばれ、その名の通り自由金属のカタマリの中を飛び回っている!電子マイナス静電気を持つけど、その電子自由に動き回るわけだ!静電気が決まった方向に動く現象のことを「電流」と呼ぶぞ!だから自由電子を持つ金属のカタマリは電流を流しやすいんだ!自由電子は光を吸収した後、また別の色の光を放出するという性質を持つ!だから金属は独特の光沢を持つことができる!これを金属光沢と呼ぶんだ!金属っぽい光沢は、木や水や塩には無いだろう!

「熱が伝わりやすい」という金属が持つ特徴もまた自由電子のおかげだ!熱というのは原子が飛び回る速さや原子の震えの激しさだという話をしたことがある希ガス!どっこい金属場合自由電子の飛び回る速さも加わる!自由電子自由に飛び回っているか金属は一瞬で遠くまで熱が伝わるんだ!金属以外の物質基本的自由に飛び回る電子を持たないからな!

イオン結合でできた結晶は脆いという話をしたが、金属は脆くない!金属結合は、とにかく電子押し付け合うという目的のためにつくられた結合だ!だから形状はどうだっていい!集まっていればそれでいいんだ!だから例えば叩けば柔軟に伸びる!金をめっちゃ叩くとメッチャ伸びる!こうして作られた薄い金のシートが金箔だ!金属を使えば、原子数個分のめちゃくちゃ薄いシートすら作ることができる!原子数個分の厚みがあれば自由電子をぶつけ合うことができるから形はなんだっていいんだ!だからハンマーで叩いて形状を変えても結合は千切れない!

・・・

文字数多すぎて途中で切れるみたいなのでトラバ追記しま

https://anond.hatelabo.jp/20191022015649

しました

2019-09-12

イエーーーーーイ皆、熱の伝わり方3つ言えるかな~~~???

イエーーーーイ!熱の伝わり方3つ言えるかーーーー!!!

科学明るい人なら絶対言えるから、言える人はオラの文章ツッコミを入れ始める前に黙って好きな駄菓子を書いてブラウザバックしよう!

熱の伝わり方には3つある!!!!熱伝導、熱伝達、熱輻射だ!「あーあったあった、それさえわかれば説明できるわ」って人は口から糞を垂れる前に好きなカップ麺を書いてブラウザバック!

熱の伝わり方3つを知っておくと日常ちょっと楽しくなるし、君が暖房器具を買いたいなら参考になるかもしれないし、君が料理をするのであれば、料理がうまくなるかもしれない!君がヨッピーなら銭湯が楽しくなるはずだ!しっかり覚えよう!

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一つ!熱伝導!熱というのは、固体なら分子がブルブル震えている状態のブルブル度合いのことだ!金属なら自由電子運動の度合い、液体や気体なら分子が飛び回る速さの度合いだったりもする!とにかく熱というのは原子分子電子運動の度合いなんだ!ただし、運動の度合いといっても、時速100キロで飛ぶ野球ボールが、静止している野球ボールより熱いことにはならない!あくまでも原子分子電子という極めて小さいスケールでのランダム運動の話だ!

ブルブルしている物体がブルブルしていない物体とくっつくと、ブルブルは、ブルブルしているほうからしていないほうに移動する!そういう物理的な接触によって熱が伝わることを、科学世界では熱伝導と言う!

試しにプリンを震わせたあとに、そのプリンを震えていないプリンにくっつけてみよう!やってみたかな?やれ!オラはやってないけど、きっと2つのプリン最初に震わせたときのブルブルの半分くらいのブルブルで震えているはずだ!こんな感じで、物体がくっつくことによって分子運動が周りに伝わって熱が移動する現象が熱伝導なんだ!ちなみにだけど、熱い金属を触ると、同じ温度プラスチック陶器より熱く感じるよな!これは、金属が、金属中を自由に飛び回っている電子を持っていて、その電子がオラたちの皮膚に高速で衝突するからなんだ!プラスチック陶器物質中に電子をもっているけど、金属が持っている電子のように自由に飛び回っているわけではない!だから衝突もしない!だから金属ほど熱が伝わりやすくないんだ!

熱がどのくらい移動するか、というのは、3つのそれぞれの伝わり方で伝わった熱の量の合計で決まる!熱が伝わるという現象が起こっていれば、ほぼ必ず、3つの熱の伝わり方の全てがはたらいていると思っていい!技術者が熱を使った機械設計するとき大事なのはどの熱の伝わり方で熱を伝えるのか、ということだ!例えば、主に熱伝導を使って熱を伝える調理器具としてはフライパンホットプレートがあるし、調理方法としてはソテーや炒めものがある!暖房器具としてはカイロあんか、湯たんぽなんかがあるな!

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二つめ!熱伝達だ!対流熱伝達とか、単に対流って言うこともあるな!対流っていうのは、あの対流だ!味噌汁をほっとくと、ぐるぐる渦巻くよな!あれは、冷めて比較的低温になった味噌汁の表面付近の汁と、変わらず高温を保っている内側とで温度差が生じて、温度差が生じると密度差も生じるから起こるんだ!密度が違うということは重さが違うということ!冷たくて重くなった味噌汁の表面の液体は、味噌汁の中に沈んでいく!逆に熱くて軽い味噌汁内部の汁は表面に浮上するんだ!これが対流!対流によって熱を持った物質物質ごと動くことで起こる熱の移動が熱伝達だ!味噌汁のように、外からエネルギーを与えなくても勝手に熱や物質が移動する現象自然対流と言う!でも、自然対流があるなら人工対流だってあるはずだ!もっとも人工対流という言葉存在しない。でも代わりに、人工的な対流のことを「強制対流」と言う!プロペラポンプを使って生み出した流れを強制対流って言うんだ!パソコンなんかは強制対流で部品を冷やしているな!車もそうかもしれない

自然対流と強制対流のことを合わせて「対流」と呼ぶ!対流は流れが発生する物体しか起こらないから、起こるのは気体と液体だけだ!固体では起こらない!何?マントルは固体だけど対流してる?うるせえ!知らん!

対流を使って熱を伝える調理器具としては、蒸し器とかフィリップスノンフライヤーなんかがあるな!調理法としては、蒸す、揚げる、煮る、茹でる、なんかがある!暖房器具だとファンヒーターエアコンだな!

そういえば、君は、「サウナは気温が90℃もあるのに何故火傷しないんだろう」と思ったことがあるはずだ!火傷しないのは、流れていない空気があまり熱を伝えないからだ!気体は固体の1000倍も体積がある!固体と比べて気体はスカスカからまり熱を運ばないんだ!ところが、空気に流れをプラスすると、熱を伝える性質が一気にあがる!サウナで急に動いたり、急に息を吸ったりするとめちゃくちゃ熱いのはこのためだ!サウナ扇風機を使ってみるといい。すぐに火傷することだろう!水風呂だってそうだ!水風呂はじっとしていれば言うほど寒くない!ところが、じっとしている最中おっさんが入ってきて流れをかき乱すと、途端に超寒くなる!イエーイ!ヨッピー見てるか?

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3つ目!熱輻射!ねつふくしゃと読む!これは熱が光線によって伝えられる現象だ!ここで言う光線というのは、目に見える光だけのことではない!目に見えない光、たとえば赤外線とか、マイクロ波のことも指す!これらの光線の正体は、光子という粒の移動だ!!光も電磁波電波赤外線紫外線ガンマ線マイクロ波X線も、すべて光子という粒の移動に過ぎない!ただ光子が持っているエネルギー(波長とか周波数とも言う)が違うだけなんだ!とにかく、物体から光子が飛び出たり、飛び出た光子物体が吸収したりすることで熱が移動する現象を熱輻射と言う!

温度を持った物体は必ず光子放出して代わりに自分温度を下げようとするんだ!おぼえておけ!溶けた金属が赤く光っているのを君はテレビで見たことがあるだろう!赤く光って見えなくても、温度を持った物体は、必ず何らかの光線、多くの場合赤外線放出して自分温度を下げるということを行っているし、逆に他所から飛んできた光線を吸収して温度が上がるということもしている!こうして光子のぶつけ合いで熱が移動することを熱輻射と言う!

よくわからないだろうか?具体例をあげよう!太陽あいつが出ているとめっちゃ暑い!じゃあなんで暑いんだろうか。太陽は遥か彼方にあるから、熱伝導で直接ブルブルと熱が伝わっているわけじゃなさそうだ!宇宙空間空気はほぼ無いから、対流によって熱が伝わっているわけでもない!なのに地球9月も半ばだというのに暑いし、日陰はそうでもないけど日向特に暑い!この現象の原因は、太陽が出す光線にある!もっとも、光線といっても目に見える光は問題にならない!目に見える光よりもっとエネルギーが低い、赤外線と呼ばれる光線が原因のほとんどを占める!太陽はめちゃくちゃ赤外線を出しているし、ほぼ全ての物質赤外線を吸収する!だから日向は熱いけど、光線がシャットアウトされている日陰に入った瞬間に涼しくなるんだ!

バーベキュー炭火や、魚を焼くグリルや、オーブンなんかが赤外線を使った調理器具だな!「遠赤外線で内側からふっくら焼きあがる」なんて話を聞いたことがあるだろう!確かに赤外線はある程度は物体を通り抜けるから、熱伝導や熱伝達を使った調理法よりは内側から加熱することができる!でも騙されてはいけない!赤外線は、物体の表面の1ミリほどで、ほぼすべてが吸収されてしまう!だから内側から加熱できるといってもせいぜい表面の1ミリくらいの話だ!その証拠に、太陽光線の熱さは、ちょっとした日傘でガードできるだろう!だから赤外線を使っても言うほど内側から加熱できるわけではないんだ!

熱を運ぶ光線は赤外線だけじゃない!身近なものだと、マイクロ波がある!マイクロ波は目に見える光よりエネルギーが低い赤外線よりさらエネルギーが低い!これを応用したもの電子レンジがある!電子レンジのことを英語でmicrowaveって言うよな!大抵の物質マイクロ波を吸収しないから、マイクロ波で温めることができない!でも、幸運なことに液体の水分子マイクロ波で温めることができる!しかも、マイクロ波はなかなか吸収されないから、かなり内側まで浸透する!バーベキューで肉の表面を焦がしたことはあっても、電子レンジ食品の外側だけが焦げたことはきっと無いはずだ!レンジパンを温めすぎるとかならず内側も焦げる!インチキ商品広告に書かれがちな遠赤外線の「内側から温める」と違って、マイクロ波は本当に内側から温めることができるんだ。もっとも、赤外線で焼いたほうが美味しいことも多いけどな!

暖房器具としては、ハロゲンヒーター暖炉こたつ、まあいろいろある!岩盤浴なんかは熱輻射を使って赤外線で体を温める方法だな!見てるかヨッピー

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以上が熱の伝わり方3つだ!熱伝導、熱伝達、熱輻射だ!名前なんてどうでもいいから、ブルブルのアレ、対流のアレ、光線のアレでおぼえてくれ!正直これは知ってるとめちゃくちゃ役に立つぞ!どうしようもなく暑いとき寒いとき、美味しいものが食べたいとき、アツアツのものをアツアツのまま食べたいとき、アツアツのものを早く冷ましたいときサウナでキマりたいとき、悲しいとき、悲しいとき、必ず君のためになってくれる知識だ!

 
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