このコンテンツはパスワードで保護されています。閲覧するには以下にパスワードを入力してください。

パスワード:

詳しい説明の前に、ある学校での会話を再現します。
生徒「塩素がイオンになると、名前は何というのですか」
先生「塩素イオンだよ」
生徒「そのまんまだ、分りやすい」
先生「NaClの名前はわかるかな」
生徒「ナトリウム塩素、かな」
先生「おしいなー」
生徒「塩素ナトリウムだ」
先生「ちがう、塩化ナトリウムだ」
生徒「塩素がなんで、(えんか)になるんだよ」
先生「そんなもん、決まっているから覚えろ」

これは、ほんとうにあった昔の話です。
先生は理由を説明できませんでした。生徒はちんぷんかんぷんです。

塩素のイオンが「塩素イオン」は非常に分りやすい名前です。しかし、一生懸命に覚えても後で役をしないのです。なので、生徒がイオンの名前を確実に覚えたら、その名前が生かされるように「イオンの名前を変更」しました。おもな、変更をあげると
塩素イオン→塩化物イオン
水酸イオン→水酸化物イオン
酸素イオン→酸化物イオン

イオンの名前が覚えられたら、化合物の名前は、単純に
「陰イオンの名前」「陽イオンの名前」と順番に読めばよいことになりました。
NaCl・・・「塩化物イオンナトリウムイオン」
KOH・・・「水酸化物イオンカリウムイオン」
MgO・・・「酸化物イオンマグネシウムイオン」
となります。

イオンの名前を覚えれば、化合物の名前は「機械的」に付けられます。「塩素ナトリウム」などという疑問はなくなりました。しかし、ゴチャゴチャしていると思いませんか。言い方がくどい。
なので、省略する約束を決めました。
「イオン」と「物イオン」は言わなくてもよい、という約束です。その約束に従うと

塩化物イオンナトリウムイオン→塩化物イオンナトリウムイオン→塩化ナトリウム
水酸化物イオンカリウムイオン→水酸化物イオンカリウムイオン→水酸化カリウム
酸化物イオンマグネシウムイオン→酸化物イオンマグネシウムイオン→酸化マグネシウム
となります。

最後に、注意事項です。化合物の名前は、最終的に「省略された名前」なので、日本語では「文字だけ」見たのでは、違いが分らないものがあります。
例えば、「硫酸カルシウム」です。これを、「硫酸」と「カルシウム」だと思う人がいます。
しかし、違いますね。「硫酸イオンカルシウムイオン」の略だからです。
日本語ではどちらも「硫酸」ですが、英語では明確に異なります。
硫酸カルシウムは、calcium sulfate、 sulfateは日本語で「硫酸塩」(硫酸イオンとくっ付いたという意味)
硫酸は、sulfuric acidなので、文字が異なるので間違うことはありません。

このような日本語の悲しい現実は、他にもたくさんあります。仕方がないので、覚えることは覚えるしかありません。

まず、教科書や参考書の「蒸気圧」と「沸騰」の説明図を見てください。
違いが分かりますか。

「蒸気圧」の説明図は、容器に「ふた」があります。つまり、「密閉容器」です。
「沸騰」の説明図には「ふた」はありません。このような状態を「開放」と言います。

次に、「蒸気圧」の説明図に、ちゃんと書いてあるかどうか疑問ですが(教科書には正しく書いてあるはずです。)

「温度一定」となっているはずです。
「蒸気圧」の説明は、「密閉容器で、全体が一定温度」であることを忘れてはいけません。
「気液平衡」とは「蒸発の速度=凝縮の速度」なので、容器全体が一定温度でなければ、そもそも成り立ちません。

それに対して、「沸騰」の説明は、仮に100℃だとした場合100℃になっている場所は、「液体の内部」だけです。液体表面から少しでも離れれば、そこは100℃より低い温度です。
なので、この説明図では、液体内部以外では「気液平衡」を考える前提になっていません。そもそも「ふた」がないのですから、戻ってくる蒸気はほぼありません。だからこそ、沸騰している水(お湯は)とどんどん減ります。

では、100℃における「気液平衡」はどこなのか。当然、液体内部の「100℃のお湯とブクブクしている気体の塊(気泡)の間で成り立つのです。教科書等の説明では、その部分の拡大図が書いてあるはずです。
気泡は大気圧と同じ圧力の蒸気圧なのでつぶれないのです。
100℃以下では「沸騰」しないのは、気泡ができたとしても「大気圧」より「蒸気圧」が小さいので、つぶされるからです。

最後に付け加えるとしたら、頑丈な「密閉容器」であれば、外圧の影響を受けないので、温度を高くしても「沸騰」は起きません。

冷却器(コンデンサー)」なのですから、「冷却効率」を考えて設計されていることを忘れてはいけません。冷却器の中には「水(冷媒)」が「満たされている」ことが当たり前で、「冷却水を上から入れたら、下から流れ出す」は何の説明にもなっていません。間違った使い方にコメントをしても意味がありません。それと、冷却水(水道水)もタダではありません。やたらジャージャー流せばよいというものではありません。必要最低限の流量に調節します。すると、実際にやった経験がある人ならわかると思いますが、冷却水は下の方が冷たく、上の方はそれなりに「ぬるま湯」になっています。全体が冷たいようなら水の無駄遣いです。

冷却器の原理を理解するために必要な最低限の基本事項を３つ抑えておきましょう。
1.流れてくる熱い「蒸気」と熱交換するので、冷却水は「温められる(温度が上がる)」
2.温められた水は、「上に移動する」
3.高温になっているガラス器具を急冷すると、破損する恐れがある。

仮に、上から水を流しても「水が溜まるように」工夫したとしても、上記の３つを考えたらダメな理由が明らかです。

1、2から、温められた水は上に溜まったままで、効率よく排出されません。
3から、冷却器が破損する恐れがあります。

尚、熱交換理論における「向流(高温流体と低温流体を反対向きに流す)」という点においても、リービッヒ冷却器の正しい使い方は「冷却効率」がよいのです。この理論についてはここでは省略します。

以上のように、冷却水を「下から流す」理由は、冷却器の原理に沿った「効率よく冷却するため」に必要なことであり、決して「水を満たすため」ではないのです。

ネット情報の多くは、得意になって「上から流すと水が溜まらない」と説明していようです。そのような子供だましの説明はすぐやめるべきです。最初に述べたようにリービッヒ男爵が生きていたらどのように思うのでしょうか。

とある運動部の夏合宿に参加した1年生のA君は、3年生も引退し
これからは自分たちもしっかりしなくてはいけないと張り切っていました。
顧問の先生2名、1年生10名、2年生6名、OBの先輩も2名、応援で参加していました。

宿泊先に到着すると、1年生10名は「2段ベッドが5個」ある、何とも狭くて安っぽい部屋でした。
2年生6名の部屋も、2段ベッドが3つ用意されていましたが、自分たちの部屋より広くて、窓からの眺めも良いようでした。
OBの2名の部屋は、それなりに広く、ベッドは普通のものが2つでした。
自分たちの部屋より金額も高いらしく、自費参加のOBだから文句は言えません。

顧問の先生の部屋は、超豪華で比較すると自分たちがみじめになるので話は省略します。

まあ、世の中そんなものですが、全くの個人的にどこかのホテルに宿泊するとして限られた費用、部屋もどれでも空いているわけではないので適当なところで「妥協」するしかありません。

お金にも余裕があり、どの部屋も空いているなら顧問の先生が泊まっているような部屋が一番いいですね。
次に、多少高けど、OBの先輩の部屋
次が、2年生の先輩の部屋
最後に仕方ないので、1年生の部屋
となるでしょう。

さて、通称「エレクトロンホテル」と言われるホテルは、各階にいろいろない部屋を用意していて、営業しています。

顧問の先生が泊まっていた、「超豪華な部屋」は埋まっているようです。(宿泊人数2名)・・・①
次の階の、OB部屋、先輩部屋も埋まっていました。(2名+6名=8名)・・・②
この階はこれで満員のようです。

今日は休日前ということで、次の階のOB部屋、先輩部屋も埋まっていました。(2名+6名=8名)ここまでで、宿泊人数は1、2+8+8=18名です。・・・・③

フロントで尋ねると、今空いているのは、1年生部屋(定員10名)と次の階になるようです。次の階は代金は高いようです。

さあ、どうしましょうか。迷っていると、後から来た2人が次の階のOB部屋に入ってしまいました。・・・④
費用の面もあるので、仕方なく「1年生部屋」にしました。

学習した、電子殻とホテルの対応を考えてみます。
①K殻・・・超豪華顧問用　定員2名
②L殻・・・OB部屋2名+先輩部屋6名、計8名
③M殻・・・OB部屋2名+先輩部屋6名+1年生部屋10名、計18名
④N殻・・・OB部屋2名+先輩部屋6名+1年生部屋10名+今まで見たことがないので具体的なことはわかりません。

もうお分かりですね。
④の後から来た2名は、「Kカリウム」と「Caカルシウム」です。
つまり、Kの「価電子は1個」Caの「価電子は2個」となります。

しかたなく、M殻の1年生部屋に、最初に入った「あなたはScスカンジウム」です。お金がないので我慢しましょう。でも、がっかりすることはありません。
1年生部屋には、まだ1人なので、2段ベッドを1人占めできます。
あとから来た4人も、2段ベッドを独占できます。
2段ベッドを独占できるのは、Sc、Ti、V、Cr、Mnの5人です。

原子の電子配置は、このような順番で部屋が埋まっていきます。
部屋のことを普通は「軌道」と言います。

顧問部屋やOB部屋は「s軌道」、先輩部屋は「p軌道」、1年生部屋は「d軌道」
まだ見たことがない部屋ですが、「f軌道」と言います。
d軌道まで知っていれば、とりあえずよいでしょう。

高校(高校に限りませんが)では、「教える範囲」が決まっていて、多少ごまかしてでも(嘘でも)わかりやすい説明をしなくてはなりません。
先生によっては、難しい内容を分かりやすく説明してくれる場合もありますが、時間も限られているし、全ての生徒が必要な内容ではないのであれば優先順位は低くなります。

このコーナーでは、高校化学で「誰でも疑問に思う」ことを、できるだけ本質(理論)からずれないようにわかりやすく説明したいと思います。

内容は、順次追加しますが、最初に思う最大の謎、「原子の電子配置」から始めましょう。

M殻には18個まで電子が入るのに、Kの価電子は何で9個ではなく、1個なのか。
混合物・純物質、単体と元素の使い分けがわかりません。(近日公開予定)
蒸気圧曲線で、圧力が高いとなぜ液体だけになるのですか。(近日公開予定)

順次、項目を追加します。

実際のゲームでは、スタート画面(ゲームデモなど)→キー操作→ゲームスタート→ゲーム画面→ゲームオーバー→スタート画面

というような、画面遷移になるのが一般的でしょう。このような画面遷移の仕組みを実現するにはどうしたらよいでしょうか。
要点1・・・キー入力を受け付ける仕組みが必要です。
　　　　　　(今回はマウスクリックでスタートさせるものとしました。)
要点2・・・画面遷移のタイミングをどうするか。
　　　　　　(今回は、スタートして5秒でゲームオーバー、
　　　　　　ゲームオーバー画面でカウントダウン5秒で、
　　　　　　スタート画面となるようにします。)

実際のソースコードは次回とします。画面サンプルを示しておきます。

最初に、リアルタイム処理に必要な処理を確認するため、時刻表示するプログラムから。要するに、デジタル時計である。

要点1・・・ウィンドーを表示するために、tkinterモジュールをインポート
要点2・・・日付や時刻を扱うために、datetimeモジュールをインポート
要点3・・・リアルタイム処理には、after()命令を使う。

import tkinter
import datetime

def my_clock():
    d = datetime.datetime.now()
    t = "{0}:{1}:{2}".format(d.hour, d.minute, d.second)
    label["text"] = t
    root.after(1000, my_clock)

root = tkinter.Tk()
root.geometry("400x100")
root.title("デジタル時計")
label = tkinter.Label(font=("Times New Roman", 50),fg="blue")
label.pack()
my_clock()
root.mainloop()

基本的にはこれでOK。
ただし、ここで一工夫です。画像を見てください。
書式が一定でないため、見た目が悪いです。
t = “{:02d}:{:02d}:{:02d}”.format(d.hour, d.minute, d.second)

説明会の実施方法、出願手続きの問題、入試当日の運営など、これまでの方法では対応できなくなりました。連載予定であったシステムは旧来の方法に沿った内容なので、今更連載を継続してもほとんど役をしないと思われます。

新たなシステム運用に関して、まとめることができた時点で再掲載をする予定です。

さて、私立高校の特殊な事情とは何かというと、「進路相談」というものです。名称はいろいいろあるかもしれませんが、地域的なこともありますので詳しいことはここでは言及しないでおきます。学校関係者であればお分かりのことと思います。

今回紹介するシステムは、
「進路相談」→「入試関係事務」→「教務事務システム」
の一連の流れを踏まえた入試システムであることが前提です。

次回以降の連載で詳細を紹介しますが、他の連載同様、Accessのシステムとなります。VBAの基本も理解されていることが必要です。