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    マッチの燃焼

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       ども!
      春なのに寒いですね!
      え?あったかい?おっかしいな
      真冬装備で生活してます
      かるぼんです!

      本日理科の質問いただいたので
      またtwitterのまとめをしておきたいと思います
      いい加減まともに記事をかけよと言われるとつらいですね

      本日のテーマは「燃焼」 その中でも「マッチの燃焼」について
      簡単にご説明しました

      以下コピペ


      【燃えるとは】
      火が付く=燃える
      燃える(燃焼)とは、
      可燃性物質(元素)が酸素と激しく反応することで
      酸化中に熱や光を伴う現象です

      なので燃焼反応とは酸化反応の一種です
      燃えた後は酸化物になります
      炭素と水素でできているは二酸化炭素や水などになるのです


      それではマッチはなぜ燃えるのか?

      あれは火が付きやすい性質を持つ
      「リン(元素記号:P)」を使用することで発火させています

      マッチは先端に頭がついてますよね
      あれは頭薬といい昔は発火しやすい黄燐を使って
      何かでこすってやると衝撃で発火するというものでした

      黄燐は発火しやすすぎるため自然に発火することもあり
      また毒性があるので国際法で禁止されたとかだったと思います

      その後黄燐よりも毒性の低い赤燐を使ったマッチが開発されました
      現在は頭薬でなく箱のこすりつける面に赤燐を用いてあります

      現在のマッチの頭薬は塩素酸カリウムを含んでいます
      塩素酸カリウムは酸性にすると
      酸化剤(相手を酸化させる物質)として働くので
      赤燐が付いた部分とこすり合わせることで
      反応し発火するといった仕組みです


      【おまけ】
      ーリンの同素体ー

      赤燐(せきりん)や黄燐(おうりん)はどちらも元素P(リン)の同素体です
      まざりものはありません
      ただ結合の形が違うので別の性質を持っています

      なんじゃそれと思うかもしれませんが
      炭素の同素体はダイヤモンドと黒鉛があるよね
      といったらわかるでしょうか



      以上
      マッチはなぜ燃えるのか を
      少し化学チックに説明してみましたがいかがだったでしょうか
      もっと化学式とか出した方がよかったですかね?

      また気が向いたら何か説明したいと思います!
      かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 18:45 * comments(1) * -

      国際熱核融合実験炉[ITER]とは

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        ども!
        各地で雪舞う季節ですね!
        ここまで寒いと家から出たくない!
        もとい実験室から出たくない!
        かるぼんです!

        さてさて、久々に中学生でもわかるシリーズ書こうと思います
        タイトルはずばり!「国際熱核融合実験炉[ITER]」についてです

        はじめて聞く方も多いと思いますが
        へぇそんなものあるんだとなんとなく知っていただける機会になれば
        とても嬉しいですね

        私の「中学生でもわかるシリーズ」初めて見る方は昔書いた
        「新エネルギー:核融合発電」
        というのを読んでから見ていただけると良いかもしれません

        まずはこの「ITER(イーター)」とはなんなのか
        International Thermonuclear Experimental Reactor
        の略称だと考えるのが一番簡単です
        (正式名称がITERとなっているので、由来とかだと思ってください
         本当の由来はラテン語の「道」だそうですが私にはまったくわかりません)

        これをそのまま日本語に訳していくと・・・
        国際(Internatinal)熱(Thermo)核(nuclear)実験(Experimental)炉(Reactor)
        となります
        nuclearは核エネルギーのことなので、原子力などの訳もありますが
        ここでは核融合を指します(核融合も原子核エネルギーの一種ですからね!)
        よって 国際熱核融合実験炉 となるわけです

        これは実験をするための大きな装置だと考えていただければと思います
        どこにあるかといえばフランスの南側 カダラッシュというところに建設中です
        ニースから車で3時間程の地中海性気候で良いところのようです
        (昨年ニースに行った時、バスツアーが企画されていました。
         が、私は参加しなかったので実際何時間かかるとかは知りません☆)
        現在は基礎を作っている段階だったと思います

        この「ITER」は何をするところなのかもう少し紹介したいと思います

        ITERはいろんな国がお金を出し合って次世代のエネルギー源(核融合)開発のために
        国際協力して作っている実験的な炉(施設)です

        参加国は 日本・EU・アメリカ・ロシア・中国・韓国・インド です
        これらの国が手を取り合って核融合炉の実現を目指している
        その先駆けがITER計画なのです
        (仲吉こよしなのかどうかは是非この世界に入ってみて体感してください)

        ITERでは核融合反応がエネルギー源として使えるかどうか
        実際使うとしたらどのような問題点があるのか etc...
        それらを実験するための 実験的な炉です
        なので発電システムは組み込まれません

        このITERで実験を行って、得られたデータを元にして
        「実験炉(ITER)」→(他の「実験炉」)→「原型炉(DEMO)」
        →「実証炉」→「商業炉(発電炉)」となることを目指しています

        とまぁいろいろ言いましたがなんとなくわかったでしょうか?
        中学生ではわからない説明になっちゃってましたかね?!
        少し反省・・・

        なんとなく核融合が世界規模で動いているんだなぁと思っていただければ嬉しいです
        ITER?あぁ、聞いたことある!核融合発電するための実験するところ!
        みたいなことをみんなに知っていていただければ
        研究者の皆様のモチベーションもあがるのではないでしょうか

        是非とも「地球に小さな太陽を」
        生きてるうちは無理でも夢が広がりますね
        かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 19:23 * comments(0) * -

        新エネルギー:核融合発電

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          ども!
          暑くなったり涼しくなったり
          変な天気が続きますね
          最近気圧のせいか寝ても回復しきらない
          かるぼんです!

          さて 今回は核融合についてご説明しようと思います
          核融合って聞いたことあります?
          ないですか?そうですか・・・

          まずは核融合とはなんぞやというところからですね

          みなさん「原子力発電」はご存じですね?
          ご存じじゃなかったらこの間解説したのでチェックしてください←

          原子力発電の燃料を「核燃料」なんて呼んだりするので
          多くの方は「核融合は原子力の改良版か?」と思われるかもしれません
          答えは 否 似て非なるものですのでご注意ください
          (似てもいないと思うのですが)

          では核融合とはなんなのか
          まずは「核」とはなんでしょう
          これはこのブログで度々触れていますね 原子核のことです
          それが「融合」ぶつかって合わさる反応があります
          これが核融合反応です

          そんな特殊なことが起こるのか?
          実はこの反応はそんな自然に反した恐ろしい人工的エネルギーではないのです
          この核融合反応というのはいわば太陽の中で起こっている反応なのです

          太陽は何でできているかご存じでしょうか?
          水素という最も軽くて小さな元素でできています
          それが高温でぶつかることによって合体!するわけです
          多くの元素は軽いほうがエネルギーが小さいため
          融合反応でエネルギーは生まれないのですが
          水素と水素があわさってヘリウム(風船の中身の軽い気体)を作る反応は
          エネルギーが余って放出されるのです

          このように太陽は自分の中の水素同士をぶつけあって融合させることで
          エネルギーを出し続けているわけですね
          (地球はこのエネルギーで暖かくなっています)

          「地球に小さな太陽を」核融合発電のコンセプトはこれなんです

          では核融合発電でも水素と水素をぶつけて融合させるのか
          というとちょっと違います

          太陽は天然にすごい重力を持っていますので
          水素を無理やりぶつけて反応できるのですが
          地球上ではそういったことができません
          なのでもう少し小さな力で反応してくれる
          重水素と重水素
          重水素と三重水素(トリチウム)
          等を燃料に使おうとしています

          それ以外は太陽と同じ
          ぶつけて合体してエネルギーを取り出す
          取り出し方は原子力発電や火力発電と同じ
          タービンを回す式です

          太陽と同じということは天然にあるものを模擬した優しいエネルギーなのね!
          とはなかなか言えません
          なぜなら太陽はすっごく大きいですから重力がとっても大きいのです
          そしてすごく熱くなっています
          そういった高いエネルギーがある状態にしてやらないと
          原子の核同士というのはぶつかりませんし合体してくれません
          その条件を作るために多くの国が協力して研究を重ねているんです

          現在フランスにITERという実験炉が作られています
          ここでは重水素と三重水素の核融合反応によって
          本当に発電ができるのかをテストしようとしています

          問題点は山積みです

          太陽のような高いエネルギー状態を維持するという技術が
          世界的にもまだ不足しているのです

          それでもメリットがたくさんあるので
          がんばっているわけです
          せっかくなので日本が躍起になる理由を一つ説明しましょう

          この核融合の燃料である重水素と三重水素(トリチウム)ですが
          この重水素というのは
          いろんなところにある「水素(もちろん水の中の水素もです)」
          の中の数%がこいつで水素よりは少し重いのですが他は特に変わりません
          海水中に多く含まれていると言われています

          また三重水素(トリチウム)というのは重水素よりさらに少し重い水素です
          ちなみに放射性物質です
          これはリチウムという元素から作ることができます
          このリチウムも海水に多く含まれています

          何が言いたいかわかりますか?
          燃料は海水の中にあるのです
          資源の乏しい日本にとっての朗報でしょう

          他にも多くの長所・短所がありますが
          それはまた機会があればとしましょうか
          他にも知りたいことありましたら是非つっこんでくださいませ

          かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 13:27 * comments(0) * -

          原子力発電のしくみ

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            ども!
            朝夕が肌寒くなってきましたね
            日中は暑いので体調崩しそうな
            かるぼんです!

            さて、少し空いてしまいましたが
            前々回は各発電の長所・短所について書きました
            今回は利点だのなんだのをいったん置いておいた
            どうやって発電しているのか
            「原理」というものを説明していこうと思います

            この説明は東日本大震災が起こってすぐに
            かるぼんがコミュニティーサイト「GREE」のブログ機能で
            書いていたものになります
            (現在は削除しているため見れません)

            GREEでは
            爆発だのなんだの騒がれている原子力発電所
            原子力発電とはどういうものなのか
            現在爆発が起こっているのはどういう場所で
            どのような状態であるかを
            知らない人に知ってもらおうと思って書いていたものです
            内容は今のブログの「中学生向け化学講座」カテゴリー
            のような感じで書いておりました

            あちらの目的は理科が苦手でアレルギー出てしまう方にも
            なんとなくわかってもらおうとしたものです
            このカテゴリーと大差ないですね

            さて前置きが長くなりましたが説明を始めていきましょう

            まずは原子力発電の「原子力」
            火力だったら火の力
            水力だったら水の力
            といったように
            原子力も 原子の力
            を利用した発電です

            原子の力って何か というと
            まずは重い原子に軽い原子や粒(中性子等)がエネルギーをもって衝突すると
            原子自体が変わる反応が起こります
            そしてその変わった後の原子が不安定だとすると
            その重い原子ははじけて分裂します
            いまいちわからないかもしれないので
            原子力発電で実際用いている反応を例に挙げて説明します

            まずは原子力発電の燃料は主に
            ウラン235が3~5%、ウラン238が95%程度で構成されています
            (この二つは同じウランという物質ですが重さが違います
             235と238では原子の中心にある原子核の中の粒粒の数が
             中性子3個分違ってます)
            ※原子爆弾はウラン235を70%以上にしないといけないよ!

            [ウラン235]

            ウラン235は中性子がゆーっくり飛んでくると
            ぱくんと食べてウラン236になります
            ウラン236は非常に居心地が悪いので
            速攻で原子核が分裂してしまいます
            この時に生成するのはいろんな原子たちなのですが
            代表的なのはセシウム137やストロンチウム90、ヨウ素131
            などでしょうか
            そのほかにもいろんな原子ができます
            さらに中性子もぽいぽいと2~3個投げ出されます
            そうするとさらに次のウラン235に中性子が食べられて
            分裂して〜といった流れができます

            このようにウラン235は中性子が飛んできてキャッチすると
            飲み込んですぐに分裂します
            この時に居心地の悪いウラン236はそのエネルギーを放出します
            人間が怒ると喚き散らすみたいな感じです
            このエネルギー(熱)で発電を行います

            [ウラン238]

            ウラン238はウラン235と違って温厚です
            中性子がゆーっくり飛んでいても華麗にスルーします
            ただし元気のいい中性子が全速力で走っていると
            元気だなぁとパクリと食べてしまいます
            そうするとウラン239になります
            ウラン239は分裂するほどやんちゃではないのですが
            ちょーっと居心地悪いかなということで
            β壊変(ベータ線(電子)を投げ出す反応)をして
            プルトニウム239になります
            こいつも分裂はしません

            よってウラン238は中性子が飛んできても
            エネルギーを出さず燃えないウランと言われています

            ※ただし上の反応でできる
             プルトニウム239はウラン235のように
             中性子を食べてから分裂する性質を持っています

            このような二種類のウランを使って
            原子を分裂させる反応を用いることにより
            でてくる熱でお湯を沸かしその蒸気で
            タービン(羽根車)を回して発電しているのです

            なんとなく雰囲気わかっていただけたでしょうか?
            わからないことがあれば質問ください!
            どんな単純なことでもお答えします!
            ただしかるぼん専門家じゃないのでわからないこともあります←
            かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 20:22 * comments(0) * -

            いろんな発電の長所・短所

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              ども!
              帰りに雨に降られました
              ついてないです
              かるぼんです!

              さて、カテゴリーを見直したら
              「中学生向け"化学"」となっていて
              一瞬焦りを感じましたかるぼんです
              これは化学じゃなくて科学だ・・・!

              ま、まぁ、いいですよね
              だ 大丈夫大丈夫

              さて今回も張り切っていきましょう
              今回は「火力発電」「原子力発電」「水力発電」
              その他として「風力発電」「太陽光発電」
              について長所・短所をかるぼん的に書いていきたいと思います
              ※長所・短所とは人の見方によって変わる場合があります


              まずは「火力発電」

              これは化石燃料を燃やして熱を発生させております

              【長所】はなんといっても長年培ってきた技術力の集大成!
              他の発電方法よりも【効率よく発電できる】ようになっています
              また、燃料の量をかえることで【出力を調整】できますので
              発電量の調整を比較的楽に行うことができます

              一方【短所】ですが、
              燃料を【たくさん必要】とします。
              そしてその【燃料は海外から輸入】しているので、
              海外の情勢によって供給が不安定になりやすいです。
              とくに石油だと中東から取り寄せていますので
              オイルショックが起こると目も当てられませんね。
              そして【燃料はとても高価】です・・・。
              また、化石燃料は燃やすと地球温暖化で問題になる
              【二酸化炭素を排出】します。
              さらに、大気汚染の原因である
              【NOx(窒素酸化物)、SOx(硫黄酸化物)も排出】されます。


              続きまして「原子力発電」

              こちらは核分裂反応を用いて熱を発生させております

              【長所】はやはり燃料コスト!
              資源の少ない日本にとって燃料を輸入のみで調達し続けねばなりませんが
              それはあまりにも危険性が高すぎます
              (燃料が輸入できなくなった時にすぐに倒れるため)
              そんな中、原子力の燃料は(一部を交換しながら)4年間使用することができます
              一度使い始めてしまえば【自国の燃料と扱える】程長期間使えます
              そしてそんな少量の燃料でたくさん発電できる発電方法ですから
              発電コストもかなり抑えられます。
              電気代高騰に待ったをかけられるわけですね。
              また、火を使って燃やしているわけではありませんので、
              【温室効果ガス等は排出しません】。

              もちろん美味しい話には【短所】もあります
              それは皆様ご存じ【事故による被害】がかなり深刻になる場合があることです
              この問題は燃料が発電時に元素が変わるのですが
              そいつらが放射性物質であるために起こるものです
              もちろん危険なものを扱っているので安全面でも
              他の方式より厳重なセキュリティーがかけられています。
              それでも【深刻な事故】というのはなくすことができないようですね・・・
              また、事故にならずとも【使用済み核燃料の処理】は大きな問題になってきます。


              お次は「水力発電」

              こちらは川の水の勢いを利用しております

              【長所】はもちろん再生可能エネルギーを利用している点です!
              自然の力を一部お借りして発電していますので
              燃料というものはありません。燃料費は0です。
              (もちろん設備費等はかかっているのでただではありません)
              燃料がありませんので【環境に悪影響を及ぼす気体の排出もありません】。

              ですが【短所】として
              【環境や天気により発電量が変わってしまう】ということがあります。
              日本の電気は安定供給が基本ですので、
              水力をベースにすることは夢のまた夢となります。
              また、川の急な日本といえど【ダムの建設】が必要になることが多いです。
              ダムを建設すると砂がたまり、【地域環境が破壊】される可能性があります。


              おいしい話には裏がありますね・・・・
              さてさて次々行きましょう!
              次からはおまけなのでさくさくっといきます。

              「風力発電」
              【長所】
              ・再生可能エネルギー
              ・環境に優しく、地球温暖化ガス等を排出しない
              【短所】
              ・風の吹かない日には発電できない。
              ・自然災害に弱く、雷・突風・地震などによる故障が多発

              「太陽光発電」
              【長所】
              ・再生可能エネルギー
              ・環境に優しく、地球温暖化ガスなどを排出しない
              ・珍しく直接光エネルギーを電気エネルギーに変換するので
               大きなタービンが不要である。
              【短所】
              ・発電量は天気に左右され、曇ると発電できない。
              ・広大な面積のソーラーパネルが必要となるため、
               日本の電気消費量を賄えるほど発電しようとすると
               ソーラーパネル数は現実的な面積ではなくなる。
              ・台風による損傷がみられ、自然災害に弱い。


              はい。いろいろ書いてきましたが
              書き手の偏見が垣間見えたことと思います。

              これを機にいろんなところで発電所について書かれた紹介を
              調べてみると面白いかもしれませんね

              さてと一夜またいだ投稿となってしまいました
              (皆様にとっては朝投稿ですが
               私にとっては夜中に書いた文章なのです)

              いつのまにかベッドに飛び込んで
              寝落ちをしてしまっていたみたいです
              平日はどうしてもだめですね

              本日は先日も紹介しました
              科学館イベントですので
              更新できるか怪しいですが
              是非かるぼんのひいきする
              「原子力発電」につづいて「核融合発電」について
              ブログかけたらなと思っております

              お付き合いいただければ幸いです
              さーて科学館の準備しようかなっと
              かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 01:20 * comments(0) * -

              電気を作る「発電」とは?

              0
                ども!今日も暑かったですね!
                病み上がり・・・あがったのか?
                かるぼんです!

                昨日ちゃんと病院に行ってきました!
                ちゃんと・・・
                ここ数年耳がおかしいので
                そのついでに風邪も見てもらってきました←

                いやまぁ、ちゃんとですよ!
                久々に耳鼻科なんていきましたね
                小学生以来です(笑)

                さて今回はツイッター上でよく「中学生でもわかるシリーズ」
                などと勝手な改変をして呼んでしまうこのカテゴリー
                その中でも今回は「発電」について解説していこうと思います

                今回はかなり広いお話をさらっとしますので
                わかりにくいことや謎があったら是非ご指摘お願いしますね!

                みなさんは発電といえば何が思いつくでしょうか?
                「火力発電」「水力発電」「原子力発電」「風力発電」
                その他いろいろ思いつくかもしれません

                さてこの「発電」とはなんなのでしょうか?
                辞書なんかでは(たしか)「電気を起こすこと」と書かれています
                では何から電気を起こすのでしょうか

                ここで一つ注意していただきたいのは
                この世のものは0から1を作り出せません
                「等価交換」という言葉を聞いたことがあるかもしれません
                もしくは「質量・エネルギー保存の法則」
                ようは無からいきなりものを作りだしたり
                エネルギーが湧き出てくることはないのです

                よって発電とは何かしらの手段を用いて
                電気エネルギーを「ほかのエネルギー」から変換することを言う
                というのがかるぼんの見解です
                というかちらほらそんな話を聞きます

                ではいろんな発電は何が違うのでしょうか?
                先ほどの話を踏まえれば「何のエネルギー」を
                電気に変換しているのでしょうか?
                せっかく例を挙げたのでそれで見ていきましょう

                電気に変えるエネルギーはおおよそが
                何かの力でタービンとよばれる羽根車を回して
                その運動エネルギーを利用しています

                「火力」:燃料を燃やして熱により水を蒸発
                    ⇒蒸気によりタービンを回します
                「水力」:ダムにためた水を落下させる
                    ⇒その勢い(位置エネルギ−)で水車を回します
                「原子力」:核分裂反応で発生する熱により水を蒸発
                    ⇒蒸気によりタービンを回します
                「風力」:自然の風(地球の自転のエネルギーとかかな?)
                    ⇒風力タービンを回します

                以上のようにだいたいタービンを回して発電を行います
                いやーわかりやすいですね
                羽根車を効率よく回す方法を探せばいいわけです!

                その手法として日本では
                「火力」「原子力」「水力」を主に使っていました!
                ※現在原子力発電所は止まっているので
                 火力発電によってその分を賄っています

                もちろん一種類にしないのはそれぞれの長所や短所があるからです
                その長所・短所をしっかりと把握して
                なぜそれが必要なのか、なぜ使いすぎてはいけないのか
                考えてみてほしいと思います。

                えーと長くなってきてしまった気がしますので
                一度終わっておこうかな

                こんな問題提起をしたのだから
                各発電の長所・短所は言っておかなければならないですかね?
                せっかくなので次の記事で
                それをお話しようかと思います

                それでは!また次回(本日数件更新しますのでたぶん本日)
                かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 19:30 * comments(0) * -

                放射線の透過性

                0
                   ども!3連休は本日で終わりですね
                  とくに何もせずに終わってしまったなぁ・・・
                  かるぼんです!

                  さて、本日は中学生でもわかる化学シリーズです

                  話題は「放射線の透過性」

                  きっかけはこんな質問をいただいたからです
                  放射線はモノを透過する は、
                   パワーで打ち破ってしまう という
                   例え、感覚でいいのでしょうか?

                  では、答えていきましょう。
                  まずは回答ですが、答えはNoです。

                  まずは「透過」とはどういったことなのか
                  考えてみましょう。
                  まぁ一言で終わってしまうのですが、
                  「通りぬけること」です。

                  「なぜ放射線は物体を通り抜けることができるのか」
                  それを考えていこうと思います。

                  まずは通り抜ける対象である物質なのですが、
                  この世の物質はすべて原子がつながった分子
                  その分子が集まってできています。

                  ここで、原子と原子の間、分子の分子の間には
                  くっつくことができずに小さな隙間が生まれます。
                  この長さは
                  原子−原子であれば結合の長さ
                  分子ー分子であれば分子間相互作用として
                  ひきつけあったり離れたりする力が作用します。

                  何が言いたいかというと隙間のない物質などないのです。

                  とても小さな隙間なのですが、
                  それよりも小さな物は通れて
                  大きなものは通れません。

                  たとえば塀に小さな穴が開いていたとします。
                  子猫ちゃんは穴より小さいので通り抜けられます
                  ですが人間は穴より大きいので通れません。

                  本当に簡単な原理です。

                  ではなぜ水漏れなどしない物質で
                  放射線が通り抜けてしまうのか?

                  それは放射線が水より小さいからです、
                  放射線がどういったサイズが知りたければ
                  ぜひとも「放射科学講座」で各放射線の欄をご覧ください!

                  で、放射線の大きさもまばらです。
                  では、大きいものは「透過」もしにくいのか
                  もちろんその通りです。

                  よく聞くアルファ(α)線は
                  中性子2つ、陽子2つがくっついていますので
                  つぶつぶ4つ分!かなり大きいです。
                  重くて大きい!なので紙でさえ通ることはできません。
                  人間の皮膚なんかも通り抜けることはできません。

                  一方、大きさがほぼないエネルギーである
                  「γ線」「X線」は物質中の隙間を
                  するする〜っと通り抜けてしまいます。
                  なので、こいつらは透過性が高い放射線といわれます。

                  通り抜けてしまう=止められない なのですが、
                  鉛や鉄といった電子を多くもつ物質においては、
                  原子と原子の間は空いてますがその間にある電子に当たることにより
                  勢いがそがれて、通り抜けを抑えることができます。

                  こういったことで、エネルギーをたくさんもっているから
                  通り抜けてくるとかそういうことではないのです。


                  少しはなんとなくわかっていただけたでしょうか?
                  今回、ちょっと「中学生でもわかる」なのか
                  いまいち自信ありませんが
                  もしわからないことありましたら是非ご質問お待ちしております。

                  かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 21:09 * comments(0) * -

                  壊変図の見方

                  0
                    ども!
                    先日のラッシュでブログ閲覧数がすごい事になっていて
                    ガクガクブルブルの
                    かるぼんです!

                    でもこのブログカウンタの付け方分からないので
                    皆さまには伝わらないこの歯がゆさ!

                    まぁ良いでしょう
                    今回もちょっと真面目に理科のお勉強と参りましょう

                    ・・・数人の方がUターンをした気がしないでもないですが
                    気にしないことにしましょう

                    本日の話題は【壊変図】

                    なにそれ?と言う方がほとんどかもしれませんね
                    これは放射性核種(放射能を持つ原子)がどのような変化をするか
                    を説明した図になります
                    【壊変】というのは壊れて変わるという文字通り
                    放射線を出す等してその原子が壊れて変わることを言います
                    【放射壊変】ともいいます

                    で、それを図で表わしたものが壊変図なのですが
                    いまいち見方が分からないかもしれませんので
                    ちょっとその見方について説明をしちゃおうかと思います!
                    なぜならネットで調べれば壊変図なんていくらでも出てくるので

                    「この放射性物質はどんな放射線を出すんだろう?
                    どんな変化をするんだろう?」
                    その答えが図につまっているのに分からないなんてもったいないですよね

                    では例として医療でよく使われるコバルト60という放射性元素の
                    壊変図を見てみましょう



                    じゃん!どうでしょ?見たことあります?
                    あ、ないですか?そうですか・・・

                    まず注目するところは元素の名前が書いてあります
                    一番上に書いてあるのが放射性核種で
                    こいつの壊変を説明しますよーということを示しています
                    今回はコバルト60なのでコバルトの原子記号Coが書いてあります
                    重さは60 含まれている陽子と中性子の数を足すと60になる
                    という意味になります
                    (中性子と陽子の重さはだいたい同じで電子はめちゃくちゃ軽いので
                     原子の重さは陽子と中性子の個数で決まると考えられています)

                    コバルト60は不安定な物質なので放射線を出して安定になろうとします
                    どれくらいの時間をかけて放射線を飛ばすかは近くに書いてあるはずです
                    今回で言うと5.27 yです
                    これは半減期(放射能が半分になるまでの期間)といいます
                    5.27 yのyは「year」のyです 「年」 のことですね
                    このコバルト60というのは
                    5年ちょっと置いておけば放射能が半分になるようです

                    半減期は放射性核種によってばらばらです
                    短いのだと分とかもあります
                    大抵英語の頭文字で表わされています

                    年→y(year)、a(ラテン語の「annum」の頭文字)
                    日→d(day)
                    時間→h(hour)
                    分→m、min(minute)
                    秒→s、sec(second)

                    で、放射性核種が放射線を出しますね
                    どういうものをどういう確率で出すのかが書かれています
                    今回でいうと緑で書いた矢印です
                    今回の反応では矢印は右下に向かってますね
                    これは実は方向に意味があるのです

                    縦方向はエネルギーです
                    上になるほどエネルギーをたくさんもっていて
                    下になるほど安定です
                    なので壊変図は安定な下に向かって進んでいきます

                    横方向は元素周期表のように元素を順番に並べています
                    今回は原子番号27番のコバルトから原子番号28番のニッケル
                    に変化しますので原子番号が大きくなってます
                    なので右に移動しました
                    でもこれが原子番号が小さくなるような反応だと
                    左に向かう反応になります
                    矢印の向きで元素の陽子の数が減ったのか増えたのか
                    分かっちゃうのですよ!便利!

                    もちろん横が変わらずに上から下に移動するものは
                    元素はかわらないでエネルギーだけが変わっている状態です
                    (今回の壊変図の青の矢印のことです)

                    で、緑の矢印でしたね
                    今回はβ線(電子)を飛ばしているようですね
                    99.9% ほとんどのコバルトは
                    0.31 MeVというエネルギーの電子を投げているようです
                    でも0.1% のコバルトはもっといっぱいエネルギーをのせて
                    1.48 MeVというエネルギーの電子を投げているみたいです

                    そうするとそれぞれニッケルになれているわけですが
                    エネルギーが中途半端に残っていて気持ち悪いみたいですね
                    エネルギーをγ線(電磁波:粒を持っていない放射線)として投げることで
                    ストレス解消さながらエネルギーを安定させるようです
                    核種は変わらないので縦の移動だけみたいです

                    右に書いてある2.50 MeV、1.13MeVは
                    ここの状態になった核種はこれだけ余分なエネルギーを持っていますよ
                    という数字になります
                    みんな余分なエネルギーは出してしまって
                    安定なニッケルになりたいようなので このエネルギーを投げちゃえばいいようです
                    なので青い矢印で示しているような放射線を投げています

                    それぞれエネルギーは1.37 MeVと1.13 MeV
                    それでエネルギーを発散してすっきりニッケル60になれるようです

                    さて、では壊変図で何が分かるのか まとめましょう

                    (射性核種の半減期
                    △任討る放射線の種類とエネルギー
                     今回だと99.9%は0.31 MeVのβ線と1.37 MeVのγ線と1.13 MeVのγ線
                         0.1%は1.48 MeVのβ線と1.13 MeVのγ線
                     を放出しているようですね
                     99.9%なのでほぼ上の反応でコバルトは壊変するのだと考えられます
                    J射壊変した後どの核種に変化するのか
                     今回はβ線として電子をだす=中性子が−電荷を捨てて+電荷の陽子になる反応
                     が起こるようなので陽子がひとつ増えて原子番号がひとつ増えた
                     ニッケルという元素になることが分かりました

                    もしこの放射壊変した後の核種が不安定であれば
                    また次に放射線を出して〜という連鎖になっていくこともあります

                    ということで壊変図を見るだけで多くの情報が得られること
                    少しでも分かっていただけたでしょうか?
                    かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 16:45 * comments(1) * -

                    同位体って何?

                    0
                      ども!
                      一日に複数記事を書くのは疲れますね
                      というか遊んでばかりいるなよ とそろそろ苦情がきそう
                      かるぼんです!

                      今回は放射能をもっている元素が放射線出して違う元素になる
                      という話をした時にいただいた質問を解説していきます

                      質問「その変化が、同位体とかってやつになるのかな・・・?
                      これは質問だったのか 未だに疑問ですけど 気にしません

                      その時の回答ツイートを切り貼りしていきます!

                      同位体っていうのは
                      陽子の数は一緒だけど中性子の数が違う子たちのことです
                      奴ら同士は反応で生成するのは難しいかもしれません
                      (中性子ぶつけまくれば作れますが不安定で放射線だすかも)

                      元々元素には陽子と中性子の比率って下限と上限があるのです
                      その間にいる子たちは存在できるのですよ

                      元素によって陽子の数は決まっているので
                      中性子が何個〜何個までだったら良さげですよっていう数があるのです

                      で その比率の中でも最も安定!な子が
                      同位体存在比というものの大部分を占めているのですが
                      マイナーな子たちも地味に微量生き残ってるわけです
                      その中で やっぱりちょっとバランス悪いから粒を減らしたいなって子たちが
                      放射能を持った「放射性同位体」と呼ばれるわけです

                      ちなみに自然界の元素の重さっていうのは
                      1モル*(下に説明)で何gって分かっているのですよ
                      水素は1 g、炭素だと12 g、塩素は35.5 gみたいな感じです
                      これは水素だと1 gという重さを持った子が99.9%ぐらい存在しているからです
                      炭素は基準になっているのでちょっと扱い辛いのですが
                      まぁ12 gの重さの子がほぼなんでしょうね!
                      あとは不思議な塩素!
                      少数ですよ 原子レベルでも0.5とかあるのか?!
                      いえいえそういうわけではありません
                      塩素の35.5 gというのは
                      35 gの重さの塩素が75%、37 gの重さの塩素が25%あるから
                      比の計算というか平均したら35.5gになる のです

                      *モル
                      原子はめちゃくちゃ小さいので6.0×10^23個をひと束にして数えます
                      その単位が「mol(モル)」です
                      12個を1ダースと数えるようなものです
                      中途半端な数だと思うかもしれませんが
                      12も大概中途半端だと思いません?(笑)
                      そんなものです


                      話それました。
                      同位体の話は終わっているのでこんなものですね
                      重さの違う元素、別に何が違うってわけでもありません。
                      重さが違うだけで性質は同じです。
                      そんなものもあるんだなー程度に覚えておいてもらえると嬉しいです。
                      かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 13:21 * comments(0) * -

                      放射線で癌になる

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                        ども!
                        調子に乗ると厄介な人
                        かるぼんです!

                        放射能や放射線について説明したら癌について質問いただきました
                        ということで放射線にあたって病気になってしまう
                        「被曝(ひばく)」してしまったらどうなるのか
                        を少し説明していきましょう

                        まず注意したいのは漢字
                        被爆ではありません 被曝です
                        (読み方はどちらも「ひばく」)
                        何が違うのかというと爆撃されてるか
                        なにか降ってくるものに曝されているか の違いです

                        なので広島や長崎に投下された原子爆弾により
                        放射線を浴びた方々は爆撃されてますので被爆ですが

                        原子力発電所事故やその他放射性物質(放射能を持った元素を含んでる物)により
                        放射線を浴びた方々は被曝(被ばく)です

                        では始めましょう
                        放射線被ばくした場合どうなるのか

                        まず放射線に当たるとはどういうイメージなのかですが

                        放射性物質は放射線の粒だったりエネルギーだったりを投げるのだ
                        と [放射能とはなんぞや]という記事で紹介しました
                        この投げたものって結構勢いがあるのです
                        投げる元素や投げだされる放射線によって飛ぶ距離やエネルギーはばらばらですが
                        それでも投げてるので確実に少しは飛びます

                        たとえるなら野球ボールを投げてる感じです
                        しかも投げるには一定の基準をクリアしていないといけません
                        力不足でプロ野球入る前に夢を断念するように
                        不安定なパワーが足りてないと投げることができないのです

                        で、その基準をクリアして満を持して放射線を投げてくるのです
                        それでも頑張って数センチしか飛ばない放射線
                        (粒は重いのであまり飛ばない放射線です)もありますが
                        逆にどこまでも飛んでいく放射線もあります

                        では人間が被ばくするのはどういう状況かというと
                        細胞の中の一番大事な部分である核(DNAがしまってある場所)に当たります
                        野球で言えば投げた球が人に当たるデッドボールです

                        デッドボールするとすごく痛いですよね 怪我しちゃいますよね
                        これが細胞で起こってしまう
                        要はDNAが切れてしまったり欠けてしまったりするのです
                        DNAは細胞が正常に増えるためのカギですから
                        これは困る!ということで人間の細胞は頑張ってDNAを直す機能を持ってます
                        人間だって怪我や病気したって休んだり病院にかかれば治るように
                        DNAだって直せるんです
                        ただし100%確実じゃないのですよね たまに修復ミスしてしまうんです
                        DNA修復をミスしてしまった細胞はそのまま死んでしまうか
                        グレて悪い暴走細胞になってしまいます
                        これが癌細胞です
                        (間違ってたらきっと専門の人が教えてくれると信じてる←)

                        なので、放射線を浴びたから確実に癌になる!というわけではありません
                        ですがいっぱい浴びてしまうといっぱいDNAが壊れますよね?
                        そうすると今までかなり高性能に修復できていてもミスの回数は増えちゃいますよね?
                        100回やって1回ミスっちゃって でもそのミスは細胞が自殺してくれて助かったけど
                        10000回やったら頑張ったけど10回ミスしちゃって それが癌化しちゃった
                        確率は低くても失敗ってどうしてもあるんですよ
                        ということで
                        放射線をいっぱい浴びたら癌の確率が上がるのはこのためです

                        でも発がん性物質のDNA攻撃のがエグイと思いますよ?
                        詳しくないですけどね

                        話がそれました
                        あとは被ばくの種類についても少し紹介しておきましょう
                        「外部被ばく」と「内部被ばく」です
                        これはどこから攻撃されているかに由来するものです

                        外部被ばくは体の外に放射性物質があって
                        体の外からデッドボール投げつけられているイメージです
                        その場合、あまり飛ばない放射線は人間の薄皮一枚で止まります
                        ただよく飛ぶやつらは体のちょっと内側まで攻撃してくるので要注意です
                        α線やβ線など粒の放射線は止まりますが
                        エネルギーであるγ線はなかなか止まらないといったイメージです
                        重い子はあんまり飛ばないしよく物にぶつかるので止まっちゃうのですよ

                        一方内部被ばくは放射性物質を飲み込んでしまったりして
                        体の中に入ってしまった場合のことを言います
                        その場合は内臓やら体の内側から放射線を投げつけられます
                        人は外部は皮や毛によって守られてますが
                        内臓内部なんか無防備です
                        なので内部から放射線投げつけられると
                        ヘルメット付けてる後頭部とヘルメットなしの後頭部にデッドボール食らったようなもので
                        被害は甚大ですよね

                        ということです
                        内部被ばくと外部被ばく
                        違うのはどこから攻撃されているか
                        でもそれだけでずいぶんダメージは違いますからね
                        みなさん しっかり整理して覚えてくださいね!
                        かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 12:55 * comments(0) * -
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