たのしい演劇

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俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 52
Chemistry12

“本当に大切なものは目には見えない”
　　“ 目に見えないところで何が起こっているのかを想像することが大事”


【有機化合物】 炭素を骨格とした化合物
炭素は不対電子が４つある故に　いろいろな原子/水素。酸素。窒素などと共有結合


「アルカンalkane」 すべて単結合からなる鎖式炭化水素

アルカンの一般式 CnH2n+2
　　アルカンのように共通の一般式で表される一群の化合物：同族体
ex, メタンCH4　　エタンC2H6　　プロパン C2H8

「アルカンの構造」 　　炭素原子間の結合を軸として回転させることができる
　　Methane CH4
　　ethane C2H6
　　propane C3H8
　　butane C4H10
　　pentane C5H12
　　hexane C6H14

「アルキル基」　　アルカンからHを１つ除いてできる炭化水素基
　　CH3 - メチル基
　　CH3CH2 -　エチル基
　　CH3CH2 CH2 -　プロピル基
　　CH3 CH -　イソプロピル基
　　 l
　 CH3

「アルカンの性質」
炭素数1〜4までのアルカンは常温で気体
炭素数5〜17のアルカンは常温で液体
炭素数18以上のアルカンは常温で固体

「アルカンの置換反応」
アルカン分子中の原子/原子団は他の原子や原子団に置き換わりやすい反応
CH4 + CL2 　に 光エネルギー　→ CH3Cl + HCl


「シクロアルカン」環状構造の炭素骨格をもつ飽和炭化水素 　 一般式　CnH2n 
　その性質
炭素数の少ない(3~4)シクロアルカン 化学的に不安定 簡単に別の物質に変化
比較的炭素数の多い(5~6)シクロアルカン 化学的に安定

炭素数が増えるほど炭素結合同士の角度が広がってゆく



と　たのしい演劇の日

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 51
Chemistry11

“本当に大切なものは目には見えない”
“身の回りの物の性質を知るには
目に見えないところで何が起こっているのかを想像することが大事”

有機化合物 炭素を骨格とした化合物
炭素は不対電子が４つある故に　いろいろな原子/水素。酸素。窒素などと共有結合

有機化合物の２つの構造
鎖状構造　炭素原子が鎖のようにつながっている
環状構造　炭素原子が輪のようにつながっている


鎖式炭化水素 鎖状構造
「飽和炭化水素/アルカン 」　炭素間の結合が単結合だけからなる炭化水素
「不飽和炭化水素」　二重結合/アルケン や　三重結合/アルキン を含む炭化水素


環式炭化水素　環状構造炭
「脂環式炭化水素 」
炭素原子間の結合はすべて単結合 シクロアルカン
炭素原子間の結合に　二重結合も含まれる　シクロアルケン

芳香族化合物 単結合と二重結合が交互に結合し環を成す（ベンゼン環）



有機化合物の表し方

分子式：物質を構成する原子の種類と数を表す
　　　ex,酢酸C2H4O2

示性式：分子式の中から官能基を抜き出し示す
　　　示性式CH3COOHでは カルボキシ基 -COOH を含む 酢酸
　　　ex,エタノール 分子式C2H6O⇒示性式C2H5OH ヒドロキシ基-OHを含む

構造式：原子の結合の様子を価標を用いて表した式 （原子を結合する価数を腺で示す）



と　たのしい演劇の日

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 50
Chemistry10

“本当に大切なものは目には見えない”
“身の回りの物の性質を知るには
目に見えないところで何が起こっているのかを想像することが大事”



有機化合物 炭素を骨格とした化合物
炭素は不対電子が４つある故に　いろいろな原子/水素。酸素。窒素などと共有結合

【官能基 functional group】
有機化合物の中にある特定の構造を持つ基
その化合物の特徴的な反応性の原因となる原子や原子団のこと
同じ官能基を持つ化合物は共通する物理的・化学的性質を持つ
有機化合物の名称も、その化合物が持っている官能基をもとにしてつけられる
官能基は有機化合物の分類の方法として重要


酸素を含む化合物

ヒドロキシ基　官能基　-OH　　一般式 　R-OH
「Ｒ/置換基」:特定の特徴をもつ化合物ex,CH3　C2H5　C3H7　など 炭化水素基 を表記
　　ex, CH3-OHメタノール C6H5-OH フェノール類


アルデヒド基　- CHO R - CHOアルデヒド
　　ex, CH3 -CHO アセトアルデヒド

ケトン基 -CO- 一般式 R1-CO-R2 ケトン
　　ex,CH3COCH3アセトン

カルボニル基 　　アルデヒド基とケトン基を合わせて

カルボキシ/カルボキシル 基　- COOH 　　　　　R – COOH　カルボン酸　
　　ex,CH3 – COOH酢酸

ニトロ基　- NO2 　　　　R – NO2 ニトロ化合物　
　　ex, C6H5- NO2ニトロベンゼン

アミノ基　- NH2 R – NH2アミノ　
　　ex,C6H5 -NH2 アニリン

スルホ基　- S03H R-SO3Hスルホン酸　
　　ex,6H5 – SO3Hベンゼンスルホン酸


エーテル結合 -O- 官能基 の両側に R1 -O- R2 炭化水素基が結合
　　ex, C2H5-O-C2H5 ジエチルエーテル , CH3 – O -CH3ジメチルエーテル

エステル結合 　-COO-官能基 　R1-COO-R2 
　　ex, CH3-COO-CH3酢酸メチル




と　たのしい演劇の日

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 49
Chemistry09

“本当に大切なものは目には見えない”
“身の回りの物の性質を知るには
目に見えないところで何が起こっているのかを想像することが大事”

有機化合　の基本は炭化水素
『アルカンalkane』炭素 C と水素 H 原子だけから組み立てられ　単結合　直鎖状の 化合物

アルカンが反応物となる化学反応は光照射や加熱による燃焼反応か置換反応
『アルカンの置換反応 』
化合物の同一原子上で原子.原子団が置き換わる化学反応
アルカン分子中の原子や原子団は他の原子や原子団に置き換わりやすい
アルカンの置換反応のなかではハロゲン化が重要

ex, メタン CH4が塩素 Cl2と反応

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl ,メタンも塩素も常温では気体

を反応容器に封入し 光を照射( 光エネルギー/電磁波)
により　 Cl2分子の共有結合が均等に切断される(ラジカル開裂)

Cl‒Cl → Cl・ + ・Cl

Cl・は塩素原子のラジカル( 共有結合が二等分された 非常に反応性の高い状態)
ラジカルは他の分子を攻撃し 原子 を引き抜くことができる
メタン CH4を Cl・が攻撃 メタン分子から H が 1 個引き抜かれる
この結果 メタン CH4 分子は反応性の高い CH3・ラジカルに変化
次に　これが別の分子Cl2 を攻撃　→　CH3Cl 生成
最後の反応式では Cl・が生じ
　で変化１の場合　別の CH4 に攻撃をしかけ
　　CH3Cl が次々と生成 　ラジカル反応の連鎖反応

　で変化2 の場合　Cl・どうしが衝突 　Cl・+・Cl → Cl2 反応が停止
　
　で変化3 の場合　CH4に対して過剰量の Cl2を加えれば
　　CH4 → CH3Cl 　の状態で反応が止まらず H が Cl に置換されて行く

CH4 →　 CH3CL　→　 CH2CL2 →　 CHCL3　→ CCL4

アルカンへのラジカル反応は連鎖反応が起こるため　
　混合物となる生成物から目的物を分けなければならない
　コントロールが難しい　　CH2Cl2の生成段階だけで反応を止めることがで きない．




と　たのしい演劇の日々

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 48
Chemistry08

化学結合
物質中での原子と原子の結び
化学結合の結合の力は　粒子間の電子の授受による
その電子の授受の仕方により　結合の種類が分類される

「金属結合」
「ー」自由電子metallic bond による金属の原子間の結合
金属原子の価電子は金属全体を動ける
　共有結合と違って特定の原子間で電子を共有しているのでは無い
金属原子「＋」は　電子の広がらせやすさが大きい
電子殻を周辺の多くの原子と共有
金属内電子は　その結晶全体を動く　特定の原子には拘束されない

金属元素はおよそ８０種類
金属は　多数の原子が規則正しく配列し結晶をつくる



導体 電気伝導性 熱伝導性が大きい
自由電子が良く動き周り　熱や電気のをよく伝える
半導体： 単体Siケイ素　Geゲルマニウム　導体と絶縁体の中間的な性質をもつ
金属原子の熱運動が激しくなると　自由電子の移動を妨げる　
　温度が高くなればなるほど　電気抵抗が大きくなる
超伝導：低温状態で電気抵抗が0になる


金属光沢metallic lustre
光(電磁波 波長380 - 760 nm可視光） を反射し独特の光沢を放つ
金属表面で光の反射が起こる
光をいったん吸収し　その直後に再放出するので反射す
ある金属は　波長の一部の光のみ吸収　その結果　金属は色みを帯びて見える
Ag銀は ほぼすべての入射光を反射 銀白色に見える（白色:可視光の波長が全て揃っている光の状態）
Cu銅やAu金など 色づいて見える金属は　入射光の一部の波長の光を金属が吸収 　残りを反射



展性ductility と　延性malleability
加工により変形をしても　原子の配列がずれるただけ
　自由電子による結合　の故　金属全体は自由電子を共有しつづけ　金属結合を維持





と　たのしい演劇の日々

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 47
Chemistry07

“本当に大切なものは目には見えない”
“身の回りの物の性質を知るには
目に見えないところで何が起こっているのかを想像することが大事”

『熱運動』
物質の状態の変化
「熱運動」物質を構成する分子などの粒子が絶えず行っている不規則な運動のこと
物質の状態変化は、熱運動によって 物質を構成する粒子の集合状態が変化することで起きる
熱運動は　固体より液体の方が活発　気体になるとさらに激しい
その結果、粒子どうしの引き合う力は　
固体より液体の方が相対的に弱くなり
気体になると無視できるほど小さい

『粒子間の力』
身のまわりの物質は　互いに引かれ合って いる
粒子どうしが引き合う力 分子間にはたらく弱い引力 のこと

分子間力の強さを決める２つの要素
1 .分子の質量 　
質量が大きければ大きいほど　分子間力が強い
2 .極性の有無 　
極性分子(分子内で電気的な偏りがある分子)
極性分子は　無極性分子にくらべ 分子間力が強い
　（電気によって通常よりも強く引きつけられる）

『水素結合』
1 .分子の結合
【共有結合は　 原子と原子の間で電子を共有
原子の電気陰性度が大きい方に共有電子対が引きつけられ　電気的な偏りが生じる
極性分子 (電荷の偏りがある分子)　⇔　無極性分子】
Ｈ水素原子をなかだちとして 隣接する分子どうしが引き合う結合
極性分子のH2O　 H＋、 O−電荷を僅かに帯びており　引き合う
ファンデルワールス力よりも強い

2 『.ファンデルワールス力』
極性分子の間にはたらく静電気的な引力
すべての分子間にはたらく引力






と　たのしい演劇の日々

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 46

Chemistry06

電子の「励起（れいき）状態」:
電子は原子の中で決められた居場所がある

ex, Hの電子　通常はＫ殻にある
　に　高電圧をかけ電気エネルギーを与える
　Ｋ殻にとどまっていることができなくり　外側のＬ殻やＭ殻 さらにＮ殻へ移動
“励起状態は電子にとって不安定な状態
　 与えられたエネルギーを放出して、内側の電子殻に戻ろうとする”

電子の励起状態の例
炎色反応　金属元素を炎の中で加熱したとき　炎が特有の色を示す現象
熱エネルギーにより電子が励起状態になっている
　Li（リチウム）　赤色
　Na（ナトリウム）　黄色
　K（カリウム）　赤紫色
　Cu（銅）　青緑色
　Ba（バリウム）　黄緑色
　Ca（カルシウム）　橙色
　Sr（ストロンチウム）　紅色

化学反応　ex,ルミノールC8H7N3O2 反応 電子の励起状態で起きる　
ルミノールを　NaOH 水酸化ナトリウム 水溶液に溶かし　H2O2過酸化水素水を加え
それに ヘモグロビンHbの粉末を加え　よく混ぜる　と　青白く発光
Hb(タンパク質.赤血球に含まれる)は ルミノールとH2O2との化学反応を促進する
この化学反応により　C8H7N3O2が物質変化
その過程で　励起状態になった電子がエネルギー放出 基底状態に戻る時　紫青色発光

ホタルの発光　化学反応により電子が励起状態になる
ホタルの体内に在る発光化合物
ルシフェリン（発光する物質）と　ルシフェラーゼ（発光を助ける酵素）
この２つの物質が酸素と結合　ルシフェリンの電子が励起状態になり発光







と　たのしい演劇の日

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 45

Chemistry05

原子は電子を共有して結合
原子の間で 共有電子の引合いが起きる
「電気陰性度」
原子が共有電子対を引きつける強さの程度を数値で表す

電気陰性度表
１族.２族. 次に１３族に飛び１４族.１５族.１６族.１７族./典型元素(１８族除く)
水素H(2.2)を除き　左下K(0.8)に向かい数値が小さく　右上フッ素F(4.0)に向かい数値大
「数字が大きいほど電気陰性度が強い」
(共有電子対を引き寄せる力が強いと　電子が揺らがない
　故に他の物質分子を引き寄せる力がとても小さくなる）

「極性」分子内での電気的な偏り　「分極」極性が生じること
塩化水素HCl/hydrochloric acid 異なる種類の原子が結合した二原子分子
　の共有電子対はClの方に偏る
塩化水素分子は、分子全体では電気的に中性　しかし、電気陰性度　 H(2.2) とCl(3.2)
負の電荷をもつ共有電子対が塩素原子に引き寄せられている
塩素原子はわずかに( - )負の電荷を、水素原子は逆にわずかに( + )正の電荷を帯びる

『結合の極性』
電気陰性度の違いから共有結合している二つの原子の間に見られる電荷の偏り
結合の極性は“微小な”という意味を持つ記号「δデルタ」を使って表す
Ｃｌは負の電荷をもつ塩素原子「δ−」、
Ｈは正の電荷を持つ「δ＋」

水素分子・H２のように、同じ種類の原子どうしが共有結合した二原子分子では、
共有電子対はどちらの原子にも偏っていない


『極性分子』 『無極性分子』
分子の形により　極性のあるなし　が決まる　 分子の形が重要

『無極性分子』極性の無い分子 分子全体として 電荷の偏りがない分子
ex,二酸化炭素CO2分子　酸素O(3.4)と炭素C(2.0)の結合には極性がある
しかし　分子の形が直線形　２つの結合の極性の大きさが等しい　かつ逆向き
そのため互いに極性を打ち消し合い　分子全体では極性のない「無極性分子」になる
　
正四面体CH4メタン分子　４つの結合の極性打ち消し合う
H2 Cl2 CO2　シクロヘキサンC6H12


『極性分子』極性のある分子 電荷の偏りがある分子 静電気の影響を受ける
分子の形が折れ線形 水分子H2O　２つの結合の極性が打ち消し合わない
分子全体でも極性のある「極性分子」
ex,三角錐形のアンモニアNH3　３つの極性が打ち消し合わない
塩化水素 HCl
砂糖の主成分ショ糖分子　HとCとO　を合わせ４５個もの原子でできている


“類は友を呼ぶ”
極性のない物質同士(シクロヘキサン +ヨウ素I2
極性のある物質同士(イオンからなる硫酸銅 II CuDo4 ＋H20 　よく混ざりあう
極性のある物質と極性のない物質は混ざりにくい傾向がある

「単体は無極性分子」
単体 電気陰性度が同じ　電気的な偏りは生じない

化合物は　極性分子が多い　
が無極性分子　　ex,CO2 　Cが両側から同じ強さで引き合い極性をもたない

と　たのしい演劇の日

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 44
Chemistry04

分子の形
原子や結合の種類によって決まる

分子の形を見分ける
生物(ヒトも)は　『におい』　を感じ　食べ物を見つけ　食しエネルギーを獲得　生命活動する
『におい』を感じるのは　鍵と鍵穴の関係のように　
『におい』の分子の形と構造　を見分ける器官/受容体(タンパク質)が 鼻の中に組み込まれている
『脳内の情報の伝達』等　 からだの中で分子の形は見分けられ　さまざまな生命活動が行われる


「直線形」
H2： ２つのH原子が棒状に付く CO2, N2


「折れ線形」
H2O： ２つのH原子と１つのO原子が 真ん中のOのところで折れ曲がる
　　 2つの電子対が互いに反発しあい折れ線形になる


「三角すい形」
NH3： ３つのH原子と１つのN原子　N原子が上にあり　下にH原子と付く
3 つの共有電子対と1つの非共有電子対がそれぞれ反発し合い 三角錐を成す


「正四面体形」
CH4： C原子１つとH原子４つ 　真ん中にC原子 その上にH原子が１つ、下に３つ 付く




「高分子化合物」
原子が大量に共有結合してできた化合物  分子量が約１万以上 の物質





と　たのしい演劇の日々

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 43

Chemistry03

「共有結合」
原子どうしが価電子(不対電子)を出し合い互いに電子を共有してできる 結合
原子どうしが結合し　分子ができるとき　各々原子は希ガスと同じ安定な電子配置をとる
　　希ガスの電子配置は極めて安定しており　ほかの原子と結びつきにくい
　　　１個の原子が分子のふるまいをする


「分子式」分子を構成する原子の種類や数を表したもの
　ex, H2　CO2 NH3 H2O SO2 HCL　N2　
しかし　原子の結び付き方は？

「電子式」 元素記号の周囲に最外殻電子を「・」点で表し原子の結合の仕方を示す

共有結合に使われている電子のペア/対「共有電子対」
電子式は　元素記号の上下左右に電子の入る場が　４か所ある　と考える
電子の入る各所　１か所につき　２個まで　電子を入れることができる
４個目までの電子は１か所に１個　入る
５個目からは　すでに電子が１個入った場のいずれかに入れていく
「電子対」２個でペア/対となった電子
「不対電子」ペア/対になっていない電子
各原子の不対電子を出し合って互いに電子を共有すれば　共有結合になる
「共有電子対」原子間で共有される電子対/ペア
「非共有電子対」原子間で共有されない電子対/ペア

「単結合」１組(2個)の共有電子対による共有結合は
　　ex, Oには２個、Hには１個の不対電子あり　H + O + H
　　各々の不対電子を出し合い互いに電子を共有結合 　水分子H2O

『二重結合』２組（４個）の共有電子対による
ex,ＣＯ2の場合 　C　と　O　各々の間で O + C +O　２個の不対電子を出し合う

「三重結合」３組(6個)の共有電子対をつくって共有結合
ex, 窒素分子・Ｎ2 　２個のＮが不対電子を３個ずつ出し合う N + N


「構造式」分子中での原子のつながりを示す
構造式は　電子式の共有電子対の１組を１本の線で表す
非共有電子対は省略する
ひとつの原子から出ている線の数が「原子価」＝不対電子の数
　その原子がつくることのできる共有結合の数を表している
『単結合』 H-H 「H2」
『二重結合』 O=C=O 「CO2」
『三重結合』 N≡N 「N2」







と　たのしい演劇の日々