理科の化学の素朴な疑問です

なぜ原子の構造はみな似ているのに色や性質が全く変わるのでしょうか
そこは割り切って理解するしかないのでしょうか、もっと勉強すればわかるんでしょうか、それともその辺はまだ解明されていないのでしょうか

ぼくは、何かと物事を難しく考えてしまい、小6の塩酸とアルミの反応の学習の際に、なぜそうなるのかをうまく説明してもらえず、先の学習が進みづらくなってしまいました(今はなんとか理解しました)

中2で高度な知識は持っていないので簡単にお願いします

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  • 登録:2015/04/18 21:19:54
  • 終了:2015/05/14 19:59:25

ベストアンサー

id:Mad-Tanuki No.1

Mad-Tanuki回答回数85ベストアンサー獲得回数52015/04/18 21:33:30

ものの色がみな違うのは、電子に理由があります。
原子や分子の周りでは電子が複雑な軌道で存在していて、これが物の色を決めている主な因子の一つです。

一例を示すと・・

たとえば、炭素と炭素の結合には単結合とか二重結合、三重結合なんかがあります。
このうち、例えば二重結合が何個も隣り合っている分子の形があり、こういうの共役系というのですが。
この共役系の長さ、つまり二重結合の繰り返しの数で、物の色が決まってきたりします。

二重結合が三つとか四つとか繋がっていると、その分子はある波長の紫外線を吸収するようになります。
でも、紫外線は目に見えないので、この分子は我々の目には無色に見えます。

ところが、二重結合がどんどん長くなり、たとえば「リコピン(トマトの赤い色素)」のように十回以上も繰り返している物質では、紫外線より波長の長い緑色の光を吸収するようになります。
だからトマトに白い光を当てると、緑色が吸収されてしまって我々には赤く見えます。

つまり、二重結合の繰り返し長さはアンテナのようなもので、長さによって吸収する光の波長が変わるのです。

これは一例ですが、ほかに金属を溶かした溶液がさまざまな色になるのも、やはり電子の働き(励起状態など)によるものです。

id:newtypetan

これで科学の学習がスムーズにいきそうです
ありがとうございました!

2015/04/22 22:30:10

その他の回答(2件)

id:Mad-Tanuki No.1

Mad-Tanuki回答回数85ベストアンサー獲得回数52015/04/18 21:33:30ここでベストアンサー

ものの色がみな違うのは、電子に理由があります。
原子や分子の周りでは電子が複雑な軌道で存在していて、これが物の色を決めている主な因子の一つです。

一例を示すと・・

たとえば、炭素と炭素の結合には単結合とか二重結合、三重結合なんかがあります。
このうち、例えば二重結合が何個も隣り合っている分子の形があり、こういうの共役系というのですが。
この共役系の長さ、つまり二重結合の繰り返しの数で、物の色が決まってきたりします。

二重結合が三つとか四つとか繋がっていると、その分子はある波長の紫外線を吸収するようになります。
でも、紫外線は目に見えないので、この分子は我々の目には無色に見えます。

ところが、二重結合がどんどん長くなり、たとえば「リコピン(トマトの赤い色素)」のように十回以上も繰り返している物質では、紫外線より波長の長い緑色の光を吸収するようになります。
だからトマトに白い光を当てると、緑色が吸収されてしまって我々には赤く見えます。

つまり、二重結合の繰り返し長さはアンテナのようなもので、長さによって吸収する光の波長が変わるのです。

これは一例ですが、ほかに金属を溶かした溶液がさまざまな色になるのも、やはり電子の働き(励起状態など)によるものです。

id:newtypetan

これで科学の学習がスムーズにいきそうです
ありがとうございました!

2015/04/22 22:30:10
id:NAPORIN No.2

なぽりん回答回数4610ベストアンサー獲得回数8452015/04/18 23:37:12

もう習ったかもしれませんが原子は
普通のやり方ではこれ以上わけられない電子と陽子と中性子という粒でできています。
陽子と中性子はくっついて原子核というものになっています。
原子核は、たとえば、惑星と太陽でいうと、太陽のように大きく、真ん中にあります。
電子は惑星(地球や水星)などのように、小さくて原子核の周りのどこかの位置にありますが、
軌道は球状ですし向きもきまっていません。うごく可能性がずっと広いです。
だいたい内側にいる電子は自由にうごけず、同じような軌道をぐるぐるまわってます。
一番外側にいるやつは、フリーです。ちょっとした反応で、隣の原子核へ引っ越したりもします。
すごく引越しが起こりやすい電子をもつ原子がずらーっと並ぶと、
金属のようなテカテカした反射光のある物質になります。(鉛筆の芯に入ってる黒鉛
なども、金属ではないが電子がならんでるから、てかてかに反射しやすい)
 
原子核が陽子や中性子にわかれてくみかえられるのは、原子核の反応が起こるときだけです。
太陽の中でそういう反応がおこってます。地上では原子炉の中でおこってます。
それ以外では陽子の数がかわらないです。
原子核のなかの陽子の数が一定であればその周りをまわる電子の配置(何個がどのくらいの距離にあるか)もそっくり同じです。
陽子の数が違うと、水素や炭素や酸素という原子の粒ができます。
水素は原子核の中にある陽子が1個。炭素では6個、窒素原子では7個、酸素原子は8個あります。
当然水素原子は1つの電子をもち、炭素原子は6個の電子をもちます。

  
電子や陽子や中性子のあつまってできた
原子という粒のサイズは、10のマイナス9乗メートルくらいです。
電子が飛び廻る様子は早すぎてみえませんが、
電子顕微鏡をつかえば、もやもやとした球状のカゲ
(このへんに電子がいたという残像をかさねあわせたもの)
の写真なら見ることができます。
そのかげの中心に小さくて重い原子核がかくれています。
  
色が違うのは、ざっくりいうと、
外から飛んできた光の粒を、ぐるぐるまわる電子の粒が打ち返すときに、
陽子と電子の引き合い方によって、打ち返す能力が違うからです。
 
打ち返す能力や、反応などの性質が違うのは、原子核のまわりで自由に動く電子の数や距離が、
原子の種類(=元素=陽子の数によってかわる)ごとに決まってるからです。
 
昔の科学者は、元素の種類が何種類あるのかわからず悩みました。
そのうち、「性質(色や反応性など)似ている元素がある」ことを発見して 
周期表 - Wikipedia
をつくりました。
左上が陽子1個。右に陽子2個。
一段さがって左はしに陽子3個という風にならんでいます。
種類が似たものを属というものでわけて縦につながるようにならべています。
18個の基本的な属と、2つの追加の属があります。
右端の18属は、反応しにくく、つねに気体である。などと性質が決まっています。
炭素(人体に必要)と珪素(コンピュータに必要)は同じ14属です。
金属はまんなかへんの下の方にかたまってます。
 
表の空きを全部うめることが出来るようになった
人類は、元素が118種類あることを知っています。
(95番以降の原子は人類が原子核をくっつけてわざとつくっただけですが。
そういうのは1秒以内にすぐ二つや三つに割れて壊れますので、
実際の色や性質はよくわかりません)
  
すごいですね。

id:takejin No.3

たけじん回答回数1464ベストアンサー獲得回数1892015/04/20 15:59:58スマートフォンから投稿

原子の構造が似ているって?
参加している粒々の種類が少ないから、しょうがないんじゃない?
主に、電子と陽子と中性子ですね。(これも、さらに小さい粒子のクォークの組み合わせなんだけど、粒の種類の数はあんまり変化無いから、今回は省く)

ものすごくおおざっぱに言うと、男優と女優と子役って感じかな。
その人数や組み合わせや個性で、

ホラー映画も恋愛映画もコメディも悲劇もSFも、さらには教育番組もドキュメンタリーも報道番組もCMもPVも作れちゃうのと近い。

問題なのは、組み合わせ。
特に性質を決めるのは、一番外側をまわってる子役(電子)と、一番奥にいる男優陣(陽子)。
近くの原子の子役同士が一緒になってワーっと流れちゃう学園ものとか、重厚な男優が沢山出てくる固くて重いドラマとか、個性派俳優が数人しか出てこない、軽妙なコメディとか。

構成要素が少なくて、似たような感じといっても、その組み合わせてできる物は全然違う物になるんです。
ましてや、その化合物となると、ますます形も性質も違ってくるんです。


ちょっとぶっ飛びすぎですか?

でも、構造が同じでも、原子や分子の大きさや形は全然違うんですよ。
原子・半径、とか、巨大分子・構造、とかで検索してみるといろいろ出てきます。

わからなかったら、また聞いて下さい。

  • id:grape2
    http://www.seibutsushi.net/blog/2012/08/1317.html

    グーグルにて
    「原子 性質 似てる 違う」
    で検索した結果です。

    ご参考まで。

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