原子の基本構成
原子は、以下の3つの基本的な構成要素から成り立っています。
- 電子 (-) 負の電荷：Electron
- 陽子 (+) 正の電荷：Proton
- 中性子 中性（電荷はゼロ）：Neutron
各元素をユニークにするのは、陽子の数です。中性子や電子の数は変わることがありますが、陽子の数はその元素を決定します。陽子と中性子は原子の中心（核）にあり、電子はその周りを軌道と呼ばれるエリアで回っています。もし、原子内の電子と陽子の数が等しければ、その原子の電荷は中性です。
化学結合
化学結合には3種類があります。
- イオン結合
- 主に無機化合物で見られる
- 電子の移動によって形成される
- 電荷を持つイオン同士が静電気力で結合する
- 共有結合
- 主に有機化合物で見られる
- 2つの原子が電子を共有することによって形成される
- 非極性共有結合: 同じ原子同士（H2、Cl2など）で電子が等しく共有される
- 極性共有結合: 異なる原子同士で電子が不均等に共有される
- 水素結合
- 水素原子が2つの原子に引き寄せられるときに形成される
- 水素結合は分子同士を引き寄せるが、原子を結合させるわけではない
- 水分子内の酸素と水素の間で形成される不均等な電子共有が例
- 他の例としては、DNAの二重らせん構造やタンパク質の折りたたみ構造における水素結合
化学反応
「オクテット則」を覚えていますか？これは原子が外側の殻に8つの電子を持つことを好む傾向を指します。すべての元素が外殻に十分な電子を持っているわけではないので、安定した電子配置を得るために結合が形成されます。
有機化学と炭素化合物
すべての生物は主に炭素化合物から構成されています。有機化合物は炭素が水素や他の元素と結合したものです。
- 炭化水素: 炭素と水素のみから成る最も単純な有機化合物
- 脂肪族炭化水素: 直鎖、分枝、または非芳香族環を持つ炭化水素
- 芳香族炭化水素: ベンゼン環を持つ化合物
- 炭素鎖が長くなるほど、化合物の化学反応性は低くなり、融点や沸点が高くなります。
復習
物質（Matter）
物質は、空間を占め、質量を持つものを指します。これは、固体、液体、気体のいずれでもあり得ます。
元素（Element）
元素は、さらに分解することができない基本的な物質です。たとえば、酸素（O）、炭素（C）、水素（H）などがこれに当たります。
原子（Atom）
原子は、元素の最小単位で、化学的な性質を持っています。たとえば、水素原子や酸素原子などです。
分子（Molecule）
分子は、2つ以上の原子が化学的に結びついたものです。水（H₂O）や二酸化炭素（CO₂）などがこれに該当します。
化合物（Compound）
化合物は、2つ以上の異なる元素から成る分子です。たとえば、水（H₂O）は、水素と酸素という2つの異なる元素で構成されています。
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