【高校生】理科(化学)〈物質の成分と構成元素について〉
今日は、物質を構成している基本的な物質や固体、液体、気体の違いについて調べてみました。
<物質の成分>
純物質と混合物とは
物質は、純物質と混合物に分けることができます。
窒素、酸素、水のように他に物質が入っていないものを
純物質といい、逆に何種類か混ざった物質を混合物といいます。
純物質の融点、沸点、密度は物質ごとに決まっていて、沸騰が始まると一定の温度で沸騰し続けます。
ですが、水とエタノールなどの混合物であると、沸点がそれぞれ100℃と78℃なので、沸騰し始めても沸点が一定にならず、徐々に沸点が変わるようになります。
混合物の分離の仕方
混合物から成分となる物質を取り出す操作を分離といい、取り出した物質からより純度の高い物質を得る操作を精製といいます。混合物の分離・精製には7種類の方法があります。
①ろ過
ろ紙などを用いて、固体が混じっている液体を分離する操作のことを言います。
例:砂の混ざった水 など
②蒸留
液体と他の物質の混合物を加熱して沸騰させて、出てきた蒸気を冷やすことによってもとの溶液から液体を分離する操作のことを言います。
例:海水から純水をとる時 など
③分留
2種類以上の液体の混合物を、沸点の違いを利用して蒸留によって各成分に分離する操作のことを言います。
例:原油からガソリン、灯油などに分離する時 など
④昇華法
固体が液体にならずに直接気体になる変化、もしくはその逆の変化を昇華といい、この変化を利用して、固体の混合物から昇華しやすいヨウ素などの物質を分離する操作のことを言います。
例:ヨウ素と塩化ナトリウムの混合物から純粋なヨウ素の結晶をとる時 など
⑤抽出
溶媒への溶けやすさは物質によって異なります。この性質を利用して、混合物に特定の溶媒を加えて目的物質だけを溶かしだして分離する操作のことを言います。
例:紅茶の成分の抽出 など
⑥再結晶
一定の溶媒に溶ける物質の量は、温度によって異なることを利用し、固体物質に含まれる不純物を除いて、目的となる物質の結晶をとる操作のことを言います。
例:硫酸銅が混合した硫酸カリウムから硝酸カリウムをとる時 など
⑦ペーパークロマトグラフィー
複数の色素の混合物をろ紙につけ、アルコールなどに浸すと、ろ紙上を移動する時物質による吸着力の違いで移動速度が異なります。これを利用し、混合物を各成分に分離する操作のことを言います。
例:抗原抗体反応や、酵素の基質特異性を分離する時 など