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酸性雨(現代を生きるための化学第7回)

何とか聞けたけれど、中学や高校の化学を復習したほうが良いかもしれない。

 

酸性の雨。すっぱくなっていることに気が付かない。植物の成長を阻害。1852年。50年代に酸性雨の効果が再発見。劇的に影響は増加。発生源の近くで起きる。
酸の定義。酸と塩基。アレニウスによる定義。水酸化イオンを出すのがアルカリ。アンモニア。水酸基が入っていない。ローリーの定義。水素イオンを与える物質が酸。水はわずかに電離。水素イオンを受け取る。ルイスの定義。酸性度を表すpH。水素イオン濃度。べき数。10の何乗。人間の血液。アルカリ性。pHが7以下。大気中の物質。窒素や酸素や二酸化炭素。大気中の水に溶け込む。炭酸は酸性。平衡定数。炭酸が電離するときの。雨水の酸性度の計算。単純に二酸化炭素が溶け込んだら5.6。産業活動なので5.6より小さく。酸性雨と呼ぶ。平成18年から22年の日本の雨水のpH。殆どの場所で4から5。雨を酸性にする原因。簡単な実験。ビーカーに氷を入れる。空気中の水蒸気が冷やされて水滴に。pH試験紙。色が緑になった。pHは6程度。マッチを燃やす。煙の中の成分が水と反応。色が赤に。pHは1程度。マッチ1本で酸性度が大きく上がる。一般のマッチの頭には硫黄が。燃やされて、二酸化硫黄などの硫黄酸化物が。硫酸が。水滴は非常に強い酸性度に。硫黄酸化物は酸と生じる。硫黄の他にも窒素酸化物が。二酸化窒素などは硝酸に。強酸性の物質。酸無水物が水と反応すると強い酸性を。発生源は?硫黄酸化物。発電所。火力発電が最も多い。原料は石油や石炭、液化天然ガス。例えば石炭。主に炭素。約1から3%が硫黄。硫黄酸化物が発生してしまう。火力発電所で1年間で100トンの石炭。2%とすると2万トンの硫黄。SO2の分子量が64。4万トンの二酸化硫黄が排出。硫酸になって酸性雨に。再生可能エネルギーを使うべき。風力発電など。風は気まぐれ。天候によって24時間営業の工場に影響が。発電量を補完する火力発電所が必要。窒素酸化物。生成元は78%存在する窒素ガス。高温の状態では酸素と反応して一酸化窒素に。火力発電や自動車のエンジン。排出されるガス。一酸化窒素が含まれる。雷でも一酸化窒素が。酸化窒素は反応性が非常に高い。NOは酸素とNO2はOHラジカルと。硝酸を生み出す。大気中に放出された窒素酸化物など。酸性物質は地表から浮遊物と反応。粒子状物質。凝結核に。雨になって地上に沈着。窒素酸化物や硫黄酸化物が。地表への沈着は雨がなくても起こる。酸無水物は1000キロメートルほど移動。国境を超える問題。
酸性雨による影響。様々な金属。代表的には鉄。様々な建築物に。錆びると赤茶けた酸化鉄になる。鉄が酸素と直接接するのは、水素イオン。別の金属で保護をしたりする。亜鉛で。トタン。トタンも酸性雨には弱い。大理石の彫刻も酸性雨の。炭酸カルシウム。酸性雨が降り注ぐと溶けてしまう。硫酸が反応するときの反応式。石膏に変化。風雨に弱い。歴史的建造物。パンテノン神殿。タールマハル。マヤ遺跡。世界の各地で貴重な大理石の建物が侵食する。人間にも被害をもたらす。石炭には硫黄が含まれる。火力発電によりSO2が。酸素と結合してSO3に。極めて微小なものからおおきなものに。太陽光を遮断して昼が暗くなる。硫酸イオンや硫酸エアロゾルを吸い込むと?肺に付着して組織を攻撃。肺炎などにかかっている人が被害を受けて死亡することも。皮膚の痒みなど。植物に対する影響。肥料には三大要素。窒素、カリウムなど。植物が育つのに必要。カルシウムなども。窒素の供給は地中からでは大きく不足する。窒素は大気中に沢山あるのに?窒素は窒素分子で存在しているが、非常に安定していて栄養として吸収できない。活性窒素。NO、NO2など。植物の栄養とならない。窒素固定バクテリア。アンモニアへと変える。水にとけてアンモニウムイオンに。大部分の植物が吸収出来る。バクテリアの働きでイオンへ変化。植物により吸収できる。バクテリアの働きで窒素分子に戻る。バクテリアの代謝で窒素の循環サイクルが。アンモニウムイオンや硝酸イオンを肥料として与える必要が。ハーバー・ボッシュ法。大量のアンモニアを作ることが可能になる。食料の増産が可能に。地球上の人口も増加。アンモニアの量と人口は良い相関。酸性雨の影響。加えて酸性雨による活性窒素が肥料と同じ形に。循環サイクルが狂う。土壌は微小粒子や分解物から。マイナスに電荷を。水素イオンを受け入れてイオン交換の役目を。土壌が酸性を弱める緩衝材に。長期に降り注ぐと水素イオンを維持できない。処理しきれない過剰な活性窒素が。河川水のpHが6以下になると、様々な生物が影響を受ける。5以下だと生き延びる種はわずか。4以下で生態系が壊れる。アルニウムを摂取すると生物は死ぬ。酸素や珪素、アルミニウム。アルミ加工物の水への溶解度が低いが、酸素があると解ける。アルミニウムイオンに魚がさらされると窒息する。水と反応して酸性度が上がる。良いことは全く無い。アルミは生物に対して毒性が高い。バクテリアの活性低下も。
酸性雨への対策。窒素酸化物の除去。硫黄酸化物の除去。脱硝。車のエンジンで。窒素と酸素が高温に。窒素酸化物を取り除く。排煙から取り除く、アンモニアを加えて金属触媒に通す方法。接触還元法。窒素酸化物は窒素ガスと水に返還。自動車の場合は、一酸化炭素、炭化水素も排出。還元触媒。排ガスに巧妙な化学反応を。NO2はNOより毒性が高い。日本の環境基準。1時間値の1日平均値。1時間値。70年代は最も高かった。保有数は10倍位に。技術の進歩、脱硫。石炭の硫黄の多くは黄鉄鉱の形で。硫黄成分を取り除く。クリーン石炭。排ガス中の脱硫。炭酸カルシウムと水の混合物を噴霧。亜硫酸カルシウムに。これを酸素と反応させる。石膏は建材として使用される。90%以上の脱硫装置。SO2対策でもっとも成功した国。

 

現代を生きるための化学 (放送大学教材)

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