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オリゴマー　oligomer

admin — Sat, 19 May 2012 02:14:37 +0000

高分子化合物の生成反応において，原料のモノマー(単量体)から生成するポリマー(重合体)のうち，比較的重合度の低いものをいう。オリゴマーを定義する明確な重合度があるわけではないが，一般に二量体，三量体から分子量1000程度のものを指す。オリゴマーには高重合度のポリマーとは異なる用途があり，たとえばプロピレンのオリゴマーは界面活性剤の原料として用いられている。

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無機化学の研究

admin — Fri, 18 May 2012 01:54:07 +0000

　現在の化学の研究領域としては，無機化学は，有機化学，生化学，物理化学と並んで一つの大きな分野を構成している。したがってその内容もきわめて広く，取り扱う対象や手段，目的などによって，いろいろな分野に分類されることもある。たとえば鉱物化学，岩石化学，温泉化学，海洋化学，大気化学などはその名称のとおりの分野の化学であり，それらを含めて地球を対象とする地球化学という大きな分野も無機化学の一つである。また元素を各種の核種を中心としてみる立場からすれば核化学があり，放射性核種を取り扱う放射化学，核反応と関係のあるホットアトム化学などがあるが，宇宙の発生を考えるとき，それらをも含めた宇宙化学も一つの分野である。さらに個々の元素はそれぞれ特別な性質をもっているので，それらを中心としてたとえばフッ素化学，ホウ素化学のように呼ばれることもある。固体化学，結晶化学などというときは，研究対象が有機化合物でもよいわけであるが，普通は多く無機化合物を対象としている。錯体化学は主として金属錯体を取り扱う化学であるが，有機化合物が置換を主として構成できるのに対し，無機化合物が配位を主として構成できることから，無機構造化学の主体をなす配位立体化学の上に成立している分野であるといえ，無機化学のなかでもとくに広く基礎的な分野である。また手段，目的などで有機化学と共通なもので，それを区別するためにとくに無機合成化学，無機物理化学，無機構造化学，無機分析化学などと呼ぶこともある。しかし現在の無機化学の立場からすると，無機化合物といっても，広い意味での金属化合物を取り扱うわけで，たとえば金属イオンと各種の有機化合物との反応生成物すなわちキレート化合物，有機酸の金属塩あるいは有機金属化合物などをもその研究対象としてきている。しかしこの状況は有機化学からみても同じで，各種の複雑な有機キレート化合物や有機金属化合物が研究対象とされ，現在では無機化学と有機化学のそのような境界はしだいに明確なものではなくなってきている。そしてとくに両者の境界領域とも考えられる有機金属化合物の分野が，現在では広大な領域となり，無機化学，有機化学に対する第三の領域ともいうべき有機金属化学が成立しているといえる。また先にも述べたように，19世紀末までに博物学的な記述の化学として体系化された無機化学は，20世紀に入ってからの構造論，反応論を主体とする研究手段が発展し，その色彩が強くなるとともに，物理化学との境界もあいまいになってきている。

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無機化学

admin — Thu, 17 May 2012 07:05:14 +0000

17世紀の終りにフランスの N. レムリーが物質を動物，植物，鉱物に分けたことの影響をうけて，これらを取り扱う化学を動物化学，植物化学などと呼ぶ程度であった。そして動植物界から取り出された物質については正確な分析ができず，明確な理解がないまま，有機体に起源をもつものは鉱物質とは違うと考えているものが多かった。すなわち有機化合物は動植物体に存在し，人工的には合成できないものであると思っていた。このようなことから1806年ころスウェーデンの J. J. ベルセリウスは，有機体を意味する organ から organicchemistry(有機化学)や organic compound(有機化合物)という語を使用した。そして有機化合物以外が無機化合物であり，無機化合物を取り扱う部門が無機化学であることになった。
　このようにして19世紀の初めころから無機化学と有機化学の分化が始まったといえる。もちろん有機化合物がそのような特別なものではないことはすぐに明らかにされた。これ以降19世紀の後半にいたるまでは，多くの新元素が発見され，ついには希ガス元素も発見されるにいたり，さらに周期表が完成されて，無機化学の基礎は固まったといえる。しかしこの間有機化学は化学結合と構造理論の進展から大きく発展をとげていったのに対し，無機化学は単なる組成の化学にとどまっていて，飛躍的な発展がなされるというわけにはいかなかった。1893年ドイツの A. ウェルナーが配位理論(配位説)を提出し，無機化合物の構造論に対する出発点となったが，これはその後の無機化学の飛躍的な発展の基礎となるものであった。20世紀に入ると量子力学が成立し，原子の電子構造が明らかにされ，化学結合の本質が解明されるとともに，X 線構造解析をはじめとする各種の構造研究手法の開発によって現在のような無機構造化学が確立されることになった。そしてさらには，その構造化学的知識の上にたって，研究対象の主体が無機反応論にまで広がってきているといえる。

フッ素樹脂(弗素樹脂)

admin — Wed, 16 May 2012 00:18:17 +0000

フッ素樹脂フィルムをラミネートした鋼板は，耐候性，耐薬品性にすぐれ，メンテナンスフリーの恒久建造物に用いられる。
　工業的によくつくられているのは，ポリテトラフルオロエチレン(四フッ化樹脂)およびポリクロロトリフルオロエチレン(三フッ化樹脂)である(テフロンTeflon は前者に対するデュポン社の商品名)。第2次大戦中，原子爆弾製造に必要なウラン235の濃縮工程で使用されるフッ素やフッ化水素酸に耐えうる材料として開発され，戦後工業化された。

四フッ化樹脂は，260℃近くまで安定であるが，成形が難しく，粉末樹脂の加圧成形法で成形品とするか，焼結成形法でコーティングされる。三フッ化樹脂は，耐熱性は180℃くらいであるが，成形性がよく，射出成形，押出成形が可能である。テトラフルオロエチレンモノマーは，(化学式)の反応により，またクロロトリフルオロエチレンモノマーは，

の反応によってつくられる。樹脂は，これらのモノマーをオートクレーブ中で，酸素または過酸化ベンゾイルを触媒として加圧･加熱下に重合させて得る。四フッ化樹脂，三フッ化樹脂のおもな物性は表のとおりである。他のフッ素樹脂としては，ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)，四フッ化エチレン･六フッ化プロピレン共重合体(FEP)，エチレン･四フッ化エチレン共重合体(ETFE)，ポリフッ化ビニリデン(PVDF)，ポリフッ化ビニル(PVF)などがある。

フッ素化学(弗素化学) ふっそかがく　fluorine chemistry

admin — Tue, 15 May 2012 00:01:35 +0000

きわめて不活性な性質をもつフッ化炭素であるフロン(商品名フレオン)がつくられて新しい冷媒として登場し，また耐フッ素性の強いフッ素の入った合成樹脂(商品名テフロン)がつくられるようになって，フッ素化合物の取扱いが容易になってきた。また40年ころからアメリカにおける原子爆弾製造で，揮発性のフッ化ウラン(VI) UF6を大量に取り扱うことが契機となって，原子力産業の発展とともにフッ素化学の分野は研究が活発となった。現在工業的には，フッ素樹脂やフレオンをはじめとして，フッ素ゴム，エーロゾル，消火剤，界面活性剤，潤滑油などの有機フッ素化合物が大量につくられ，開発されている。そのためフッ素化学も，これらの有機フッ素化合物を中心とした研究が行われている。フッ素原料は天然に存在する蛍石 CaF2が主で，これを硫酸で処理してフッ化水素 HF として取り出す。そのほかにもフッ素リン灰石からリン酸肥料をつくるとき，フッ化水素が副産物として得られている。フッ化水素およびこれから得られるフッ素ガスや金属フッ化物，硫黄フッ化物などが有機化合物のフッ素化剤として用いられている。これに対し無機化合物では，テフロンをはじめとする耐フッ素性の各種合成樹脂が大量に安価につくられるようになってから，フッ素化合物も普通のハロゲン化合物と同じように取り扱われるようになって，特別な化合物ではなくなった。しかし無機フッ素化学での特徴は，貴ガスのフッ素化合物である。古く貴ガスは化合物をつくらないとされていたが，1962年カナダのバートレット N. Bartlett が初めて XePtF6をつくって以来，XeF2，XeF4，XeF6，KrF2などの貴ガス元素化合物がつくられるようになり，その応用に関する研究が展開されている。

弗素(フッ素) ふっそ fluorine

admin — Sun, 13 May 2012 23:52:51 +0000

周期表第 VIIB 族に属するハロゲン元素の一つ。強い反応性のため単体としては天然に産出せず，蛍石 CaF2，氷晶石 Na3AlF6などの鉱物として産する。蛍石は古くから冶金や窯業において，溶融物やスラグに流動性を与えるためのフラックス(融剤)として用いられ，ラテン語の〈流れる fluヾ〉にちなんで fluorite と呼ばれている。1886年，F.F. H. モアッサンは無水の液状フッ化水素にフッ化カリウムを溶かし，電気分解してフッ素を単離したが，同様に fluヾをもとに fluorine と命名した。工業的には融解したフッ化水素カリウム KF･nHF を電気分解してつくられる。

［性質］　　常温では F2として存在し，F―F 原子間距離は1.418Å。黄緑色の特異臭のある気体。電子親和力344kJ/mol，イオン化ポテンシャル17.43V，標準電極電位2.85V。電気陰性度はあらゆる元素中最大で，ヘリウムとアルゴンを除く希ガスを含め，ほとんどすべての元素と反応し，フッ化物をつくる。キセノンとは混合して加熱または紫外線照射により XeF2が常温で無色の固体として得られる。またフッ素過剰の混合物を400℃で1時間加熱し急冷すると XeF2，XeF4，XeF6などが生成する。クリプトンとの混合物を紫外線あるいは日光で照射することにより KrF2が生ずる。H2とは高温で激しく反応し HF を生ずる。1：1混合気体を燃焼させると4000℃にも達する。NaOH 水溶液に F2を通ずると OF2が生成する。また放電により酸素と反応して O2F2を生じ，液体酸素との混合物に紫外線を照射すると暗褐色の O3F2が得られる。ハロゲンと反応し，ClF，ClF3，BrF，BrF3，BrF5，IF5，IF7などのハロゲン間化合物を生成する。硫黄，セレン，テルルとも反応し，それぞれSF6，SeF6，TeF6を生成する。窒素とは直接反応しないが，アンモニアと反応させると三フッ化窒素NF3を生ずる。木炭などはフッ素中で燃焼し，CF4を生成する。金と白金は500℃以上でないと反応しないが，他の金属は室温ないしやや温度の高い状態でフッ素と直接反応する。ニッケル，アルミニウム，銅，鉛などは表面にフッ化物の皮膜ができ，比較的内部まで反応が進行しにくい。

［用途］　　フッ化ウラン UF6などのフッ化物の製造に用いられるが，通常はむしろ，蛍石を原料として得られるフッ化水素酸を用いて各種のフッ化物やフッ素化合物を製造する場合が多い。氷晶石はボーキサイトと混合してアルミニウムの電解製錬に用いられる。またフッ化水素酸はめっき，防食，冶金融剤，光学ガラスなどのガラス工業やガラス加工用に，またフロンなどの冷却剤やフッ素樹脂などの有機フッ素化合物製造の原料に用いられる。

［フッ素の人体･環境への影響］　　虫歯の集団予防のため，水道水への適量のフッ素添加が世界的に普及している。井戸水などフッ化物を過量に含んだ水を歯の形成期(8歳ころ)までに長期間飲用すると斑状歯(歯のエナメル質に白い斑点を生ずる)が発症する。この年齢以後のフッ素の過量摂取は骨軟化症をきたす。アルミニウム精錬工場，窯業，リン肥料製造業などはフッ素の主要な発生源であり，周辺大気を汚染する。大気中のフッ素は植物，農作物の葉面から吸収され，蓄積される。フッ素による大気汚染地区の家畜が飼料を介して慢性フッ素中毒症を起こした事例がある。大気汚染防止法によるフッ素の排出基準は1～20mg/m3，水質汚濁防止法による排出基準は15mg/l 以下と定められている。

重合　polymerization　（2/2）

admin — Sun, 13 May 2012 01:10:48 +0000

【縮合重合 condensationpolymerization】
　重縮合(縮重合)polycondensation ともいう。縮合重合反応(重縮合反応)では，同一分子の中に2個の反応性基をもつ化合物の分子の間で反応が起こって高分子が生成し，同時に小さい分子の生成物が副生する。すなわち縮合反応(縮合)を仲立ちとしてポリマーが形成される。次に一例を示すが，この場合の副生分子は水である(図)。
この反応は加熱によってゆっくりと進み，副生する水を除去することによって重合度の大きい高分子となっていく。この例では反応生成物(ポリマーと水)と出発物(モノマー)との間には平衡があるので，水を除去しないと反応は進まず，重合度も大きくならない。また，2種類の反応性基(水酸基とカルボキシル基)を当量にすることが，大きい重合度の生成物を得るための条件である。一方が過剰であると，少ないほうの反応性基が全部反応してしまい反応が止まるからである。
　この例のように加熱した状態では生成したポリマーも溶融しているので，加熱溶融重縮合という。縮合重合は一般にこの方法で行うことが多い。ナイロン6，6の製造もその例である。

モノマーの反応性基の反応性が高い場合には，反応を低温で行うことができる。低温溶液重縮合や界面重縮合がそれで，界面重縮合では異なる反応性基をもつ2種のモノマーをそれぞれ有機溶媒と水(互いに混じり合わない)に溶かし，その界面でポリマーの生成反応を行わせる(図)。これらの方法は，たとえば融点が高くて加熱溶融重縮合反応が行えないような高分子(耐熱性高分子)の製造に用いられる。

【その他の重合反応】
［重付加 polyaddition］　　付加反応のくり返しによるポリマー生成反応で，反応の進み方は縮合重合反応に似ている。(化学式)
［開環重合 ring‐openingpolymerization］　　環状化合物の環が開くことによってポリマーが生成する反応。開始剤(触媒)が必要で，付加重合反応と似ている。

［付加縮合 addition polymerization］　　付加反応と縮合反応の両方が起こってポリマーが生成する反応。下に示す例の場合，モノマーの一つであるフェノールは3ヵ所で反応するので，生成物は線状ではなく網目状の分子となる。

重合　polymerization　（1/2）

admin — Sat, 12 May 2012 00:03:49 +0000

［付加重合の反応機構］　　付加重合においては，一般に，重合反応をひき起こすための重合開始剤をモノマーに少量添加する。重合開始剤は適当な条件(温度など)において反応性のきわめて高い中間体を与えることのできる化合物であり，代表的なものは分解してラジカル(フリーラジカル，遊離基)を生じるラジカル開始剤である。よく用いられるラジカル開始剤のタイプに，過酸化物(過酸化ベンゾイルなど)とアゾ化合物(アゾビスイソブチロニトリルなど)がある。
たとえばアゾビスイソブチロニトリルの場合，加熱すると次のように分解してラジカルを生成する。

開始剤から生じたラジカルはモノマー(たとえばスチレン)の不飽和結合に付加反応をして再びラジカルを生じる。ラジカルを嘲と書くと，
このラジカルが次々と(連鎖的に)多数のモノマー分子に付加することによって，非常にはやく重合度が大きくなる。
このようなラジカルどうしが反応することによってラジカルは消滅して反応は停止し，ポリマー(この例ではポリスチレン)が生成する。すなわち，(化学式)あるいは，(化学式)となる。

このような反応機構で起こる付加重合反応をラジカル重合 radical polymerization といい，反応(2)，(3)，(4)および(5)をそれぞれ開始反応，成長反応，停止反応という。　ラジカルは反応性が高いため，モノマーの不飽和結合以外に，反応系に存在する種々の物質と反応することもしばしば起こる。たとえば溶媒 SHの水素原子を引き抜いて溶媒からのラジカル嘸を生じ，これが再び反応(2)における嘲と同様に重合反応を開始することがある。

この場合嘲で開始された反応の連鎖が嘸へ移った形になるので，これを連鎖移動反応 chaintransfer reaction という。
　開始剤から反応性の高いイオンが生じ，それによってひき起こされる付加重合もあり，イオン重合 ionic polymerization という。そのイオンがカチオン(陽イオン)であるかアニオン(陰イオン)であるかによって，それぞれカチオン重合，アニオン重合と呼ぶ。カチオン重合の開始剤としては酸が，アニオン重合の開始剤としては塩基や有機金属化合物が，それぞれ働く。開始剤のかわりに，光や放射線のエネルギーによって重合反応が起こることもある(光重合，放射線重合)。

［付加重合の実際的方法］　　実用的な高分子の製造において行われている付加重合反応の多くは，ラジカル重合である。ラジカル重合の実際的方法としては，塊状重合，溶液重合，懸濁重合および乳化重合がある。塊状重合はモノマーに開始剤を加え，加熱，重合させる方法で，有機ガラスとして知られるポリメタクリル酸メチルの製造で行われている。溶液重合では有機溶媒を用いて重合反応を行い，ポリマーの溶液が得られる。ポリマーを分離するには溶媒を除去するが，ポリマー溶液をそのまま塗料や接着剤として利用する用途もある。

懸濁重合では水を媒体として用い，モノマー(ふつう水に溶けない)を激しくかき混ぜて小さい油滴として懸濁させ，開始剤を加えて重合させる。ポリマーは小球状で得られ，ろ過で簡単に分離できる。乳化重合では同じく水を媒体とし，界面活性剤を用いてモノマーを乳化させ，水に可溶な開始剤を加えて重合反応を行う。ポリマーも乳濁液として得られ，塩析によって粉末状で分離できる。懸濁重合と乳化重合は水を媒体とするので反応の制御も容易であり，工業的方法として多く行われている。スチレンや塩化ビニルの重合はおもに懸濁重合法で行われ，種々の合成ゴムの製造は乳化重合法に基づいている。イオン重合では，ラジカルと異なりイオンが水と反応するので，水を媒体とすることはできない。そこで主として溶液重合が行われる。低圧法ポリエチレンやポリプロピレンはこの方法で製造されている。これらの場合モノマーは気体なので，気相重合も行われる。

ケイ素（珪素）　シリコン　（2/2）

admin — Fri, 11 May 2012 00:20:02 +0000

［製法］　　工業的な純度のケイ素は，ケイ砂またはケイ石(主成分 SiO2)とコークスを混合して，電気炉で高温度で還元して得られる。純度は原料によって異なるが，Si92～98％で，おもな不純物は，鉄，カルシウム，アルミニウムなどである。脱酸およびケイ素添加用に用いられるフェロシリコンも同様な方法でつくられる。合金元素としてはこの程度の純度のもので十分であるが，集積回路用半導体としての高純度のものは，この工業用ケイ素を精製してつくられる。その工程は次のとおりである。
　工業用ケイ素に300℃で無水の塩化水素を通じて，三塩化シラン SiHCl3をつくる(三塩化シランは沸点31.8℃，融点－127℃で，空気中の水蒸気と激しく反応する)。次いでこの三塩化シランを精留して不純物を除去し，水素還元して多結晶ケイ素を得る。5～6mm角のケイ素棒に通電して1000～1100℃に加熱すると，この棒上で水素還元が行われ，三塩化シランの約1/3がケイ素になり，残りの2/3は四塩化ケイ素 SiCl4となる。この多結晶ケイ素は，必要な微量のドープ剤(定められた特性を与えるために添加される不純物)とともに帯域溶融法(ゾーンメルティング)あるいは浮遊帯域溶融法によってさらに精製され，単結晶がつくられる(〈結晶成長〉の項参照)。四塩化ケイ素を水素還元する方法，モノシラン SiH4を熱分解する方法もあるが，四塩化ケイ素の水素還元法は反応速度が遅く，モノシランの場合には原料モノシランの製造法に問題点があり，工業的には，おもに三塩化シランを用いる。
［生体とケイ素］　　ケイ素はトクサ目などのシダ類，イネ科･カヤツリグサ科植物の細胞壁に多量に集積しており，またケイ藻の殻をつくるのに必須である。放散虫類の一部やケイ質カイメン類などでは，ケイ酸質の骨格構造が発達している。動物にとっても成育に役割を果たし，このケイ素の欠乏で骨の変形などが起こることがネズミなどで知られている。哺乳類においては，ケイ素は結合組織に最も豊富に見いだされ，ケイ酸のエステル様結合が架橋を構築して結合組織の弾性に寄与しているらしいとの説もある。しかしケイ素の生化学的挙動，生理機能の意義については，よくわかっていない。

ケイ素（珪素）　シリコン　（1/2）

admin — Thu, 10 May 2012 00:51:19 +0000

周期表第 IVB 族に属する炭素族元素の一つ。シリコンともいう。天然には遊離の状態では存在しないが，酸化物やケイ酸塩として岩石中に多く存在し，地殻形成の主成分となっている。1823年にJ. J. ベルセリウスがケイ化フッ素をカリウムで還元して初めて単離した。silicon の名称は，ラテン語の火打石(二酸化ケイ素 SiO2から成る)を意味する silex に由来している。
［性質･用途］　　ダイヤモンド型構造をもち，モース硬度7。無定形ケイ素(褐色粉末)と結晶性ケイ素(暗黒青色)がある。空気中，常温では安定であるが，無定形ケイ素は空気中で加熱すると二酸化ケイ素 SiO2を生ずる。結晶性ケイ素はフッ化水素酸には不溶だが，無定形ケイ素は溶ける。アルカリ溶液には両者とも水素を発生して容易に溶ける。
　Si＋2OH－＋H2O嚏嚥SiO32－＋2H2
1000℃以上では窒素とも反応し，窒化ケイ素SiN を生成する。ハロゲンとは反応しやすく，フッ素とは常温で，塩素や臭素とはそれぞれ430℃および500℃以上で反応し四ハロゲン化ケイ素(SiF4，SiCl4，SiBr4)を生ずる。王水には徐々に侵される。高温では多くの金属酸化物を還元して金属を遊離させる。また，有機ケイ素化合物も多く知られており，アルカン(パラフィン系炭化水素CnH2n＋2)に対応するシラン(水素化ケイ素SinH2n＋2)およびその誘導体，シロキサン結合－Si－O－Si－O－を有するケイ素樹脂(シリコーンsilicone)などはその代表的なものである。
　エレクトロニクス工業における半導体材料として重要であり，また，ケイ素鋼などの合金元素，金属製錬の際の還元剤，脱酸剤，ケイ素樹脂の製造原料として用いられる。

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無機化学の研究

無機化学

フッ素樹脂(弗素樹脂)

フッ素化学(弗素化学) ふっそかがく fluorine chemistry

弗素(フッ素) ふっそ fluorine

重合 polymerization （2/2）

重合 polymerization （1/2）

ケイ素（珪素） シリコン （2/2）