【元素を楽しく学ぼう】～酸素（O）～

こんにちは！夜に見ている人はこんばんは！家庭教師ひのきあすなろスタッフの百田（ももた）です。

ひのきあすなろのマッドサイエンティスト（自称）の僕、百田が元素について熱く語っていくコーナーです。
このシリーズを通して、化学の面白さ、身の回りの物がどのような原子や分子で出来ているのかを知ってもらえると嬉しいです。

皆さん、元素周期表をお手元に準備して、めくるめく化学の世界にいらっしゃいませ！！

第5回目の今回は原子番号8番の酸素（O）です。酸素が無いと我々ニンゲンは生きていけません。しかし、酸素が多すぎても・・・。

それでは、酸素（O）に向かってレッツ・サーチ・エレメンツ！

文部科学省　学習指導要領「生きる力」
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/index.htm

酸素の基本情報

原子記号：O
原子番号：8
分類：非金属
色：無色
状態：常温で気体
不対電子：2つ

酸素は地球上では無色無臭の気体として、分子の状態（O₂）で存在します。かなり有名な元素の一つですね。ニンゲンは酸素を取り込んで二酸化炭素を排出します。
個人的には液体酸素の青色が凄く好きな色です。宇宙では水素、ヘリウムに次いで、三番目に多い元素です。
酸素は多すぎると体に毒になってしまいます。僕のバイブル、J○J○（一応伏字）のプッチ神父がエンポリオに倒されるときにこの話が出てきます。

酸素の生成方法や確認方法

確か二酸化炭素の折に触れたのですが、元々地球は二酸化炭素がたくさんある星でした。それが、現在は酸素の星になっています。我々生物は呼吸によって、酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。これと逆を行うのが植物です。植物は光合成によって二酸化炭素を取り込み、酸素を排出します。一説によると現在の酸素はほとんど植物が作ったものだと言われています。そのため、酸素は人類が登場した頃には存在していました。現在の生成方法は過酸化酸素錐（オキシドール）に二酸化マンガンを触媒として用いることで生成することが一般的です。

酸素の確認方法としては、助燃性（ものを燃やしやすくする働き）があることを用いて、マッチの火を近づけると激しく燃えることで確認することができます。

有名な酸素の化合物たち

酸素にもたくさんの化合物があります。電気陰性度が大きいので色んな元素と化合します。総称を酸化物といいます。

エントリーNo.1：二酸化硫黄（SO₂）

刺激臭のある無色の気体で、水溶性を示します。湿った空気中で反応し、白い煙を発します。よく硫黄を加熱した時に生じる白煙と勘違いされますが、別の物なので気を付けましょう。

二酸化硫黄は酸化剤にも還元剤にもなる物質です。ここはよくテストに出てきます。

○酸化剤として
SO₂+2H₂O+4e⁻→S+4OH⁻

○還元剤として
SO₂+2H₂O→SO₄²⁻+4H⁺+2e⁻

エントリーNo.2：硫酸（H₂SO₄）

硫酸は代表的な強い酸性を示すものの一つです。他には塩酸（HCl）や硝酸（HNO₃）などがあります。
硫酸には「濃硫酸」と「希硫酸」があります。違いは濃度の違いによる酸化力の差です。
強酸として問題に出題されるときは希硫酸が取り上げられ、吸湿性や脱水性を問われるときは濃硫酸がターゲットになります。

テストによく出てくることは濃硫酸→希硫酸にするときの方法ですね。
濃硫酸に水を加えるのか、水に濃硫酸を加えるのか問題です。

答えは後者です。前者は絶対にやってはいけません。濃硫酸と水が反応したときには発熱反応によって水が沸騰し、硫酸が飛び散ります。ちなみに、硫酸は希硫酸でも皮膚が焼けます。本当に危険なので、水に少しずつ濃硫酸を加えながら作る必要があります。

エントリーNo.3：水（H₂O）

水素の記事でも登場しましたね。お馴染みの水です。

今回は検出方法をお伝えします。実験の反応で水が出たときは水滴がついただけでは水だとは判断できません。なぜならば他の液体である可能性もあるからです。そこでこれは安全な水ですよ～と確認するために用いられるのが塩化コバルト紙です。コバルトがあるので元々は青色です。コバルトブルーってやつですね。それが水と反応すると赤色というか桃色に変色します。これによって水滴が安全な水だと検出することができます。

エントリーNo.4：水酸化物（M（OH）ｎ）

金属の元素について学んでいくとよく出てきます。Mには元素が、ｎには数字が入ります。

酸素の化合物は総称して、酸化物と呼ばれますが、水酸化物イオン（OH⁻）を持つ化合物の事を総称して水酸化物と言います。

酸素についての小話

地球を守るオゾン層

今回も炭素と同じように同素体についてのお話をしていきたいと思います。
酸素の同素体はO₃（オゾン）というものです。名前は聞いたことがあるかもしれません。O原子は通常O₂の分子状態を取りますが、電気などの刺激を受けるとO₃が発生します。オゾンは気体で薄い青色、少しの刺激臭がします。昔のブラウン管テレビではよくオゾンが発生していました。

このオゾンが一番生成するときは紫外線を受けたときです。

3O₂→2O₃

の反応が地球の大層大気でたくさん起きています。これのお陰で所謂オゾン層が形成され、紫外線などをカットしてくれています。

しかし、少し前に問題になっていたフロンガスなどがオゾンと反応し、オゾン層に穴をあけてしまうようになりました。それによって今までガードしていた紫外線や宇宙線が降り注いでしまうようになりました。今まで見えなかった場所でオーロラが観測されるようになったのはその為です。

綺麗な華には棘がある。オーロラも地球環境破壊の産物と考えるとなんだか切ないですね。。。

さて、酸素についての理解が深まりましたでしょうか？？
少しでも「面白いな」とか「分かりやすい」と思ってくれたら嬉しいです！

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他にもこんな原子記号を紹介しています

水素（H）	ヘリウム（He）	炭素（C）	窒素（N）	酸素（O）
フッ素（F）	ナトリウム（Na）	マグネシウム（Mg）	アルミニウム（Al）	ケイ素（S i）
硫黄（S）	塩素（Cl）	カルシウム（Ca）	鉄（Fe）	銅（Cu）
銀（Ag）	金（Au）	水銀（Hg）	鉛（Pb）	ウラン（U）