【万能指示薬】pH試験紙の科学③【ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式】

本日も、りけいのりがお届けします。 皆さんは、身の回りにある"色"と"物質"の関係について、どの程度知っていますか? 染料と顔料は水への溶解性が異なる 物質の色は、光源からの光の一部が吸収されることで生じる 物質による光の吸収は、化学構造に依存する あまり意識したことがない "色の成り立ち"を理解することは、物理学・化学に対するかなりの教養が求められるんです。ですから、"空は何故青いのか"とか、"虹は何故七色なのか"という疑問に真摯に答えようとすると、大学レベルの物理、化学理論が登場します。 しかし、"かいつまんでお伝えするのであれば"、色に関する科学を短時間で理解することも可能です。そこで、…

【万能指示薬】pH試験紙の科学②【化学平衡】

本日も、りけいのりがお届けします。 皆さんは、身の回りにある"色"について、どの程度意識したことがありますか? 色は色素に由来する 色は光源の種類により変化する 色により対象物への印象が変化する 文字通り、色々な考えがあるかと思います。我々の世界の一側面は、色によって形作られていると言えます。以上のような、身近な色を用いてサンプルから情報を引き出す試薬を"指示薬"といいます。 指示薬の原理を理解することは、化学的な世界観を共有することに等しいです。そこで、本連載では次のことを目指します。 pHの重要性を理解し、pHの簡便な測定指示薬である万能指示薬に詳しくなる。 pHとは対象物に含まれる水素イ…

【万能指示薬】pH試験紙の科学①【pHと酸解離定数】

本日も、りけいのりがお届けします。 皆さんは、中学理科で登場する"pH"について、どれくらいのことを知っていますか? リトマス試験紙が真っ先に思い浮かぶ(青でアルカリ性、赤で酸性) pHが小さいほど酸っぱくて、pHが大きいほど苦い 水素イオン濃度を示す指標である 生理学、農学、化学、、様々な分野において重要な値 学んできたことや原体験によって、pHに対する考えは様々です。 本記事では、次のことを目指します。 pHの重要性を理解し、pHの簡便な測定指示薬である万能指示薬に詳しくなる。 一方で、万能指示薬の原理をしっかりと理解するためには、一定程度の化学に関する素養を必要とすることも事実です。ここ…

【神童】サヴァント・アレニウスの生誕

本日も、りけいのりがお届けします。 今回は、(一部の理系にとっては言わずと知れた)大物理化学者、サヴァント・アレニウスに関するお話です。 アレニウスといえば、 アレニウスの式：化学反応の速度と温度の関係式 アレニウス効果：α毒素の残存に関する効果 など、様々なところに名前を残している、スウェーデンの物理化学者です。実は、温室効果ガスと地球温暖化という概念も、彼が最初に提唱しています。 彼は、一体どのような人生を歩んだのでしょうか。 【神童】サヴァント・アレニウスの誕生 その人生 おわりに 参考文献 【神童】サヴァント・アレニウスの誕生 まずは、アレニウスの略歴です。 サヴァント・アレニウス 国…

【オリバー・ヘヴィサイド】無頼の物理学者

本日も、りけいのりがお届けします。 皆さんの夢は何でしょうか？ 有名人になる、お金持ちになるというような小学生じみたものから。 サラリーマンになりたい公務員になりたいと言った堅実的なもの。 海賊王になるや宇宙人になると言った頭のおかしいもの。 様々でしょう。 私の夢は、晴れた日には畑を耕し、雨の日には本を読む、晴耕雨読を地で行くような生活をするというものです。 さて、彼が晴れた日に農業をしていたかはわかりませんが、その一生の殆どを自宅における研究に捧げた、変態的な物理学者がここにいます。 その名は、オリヴァー・ヘヴィサイド。何者にも頼らない無法者という意味で、無頼の物理学者と、ここでは呼びまし…

【アリストテレス】と【カイメン】

本日も、りけいのりがお届けします。 アリストテレス。 誰もが一度は耳にしたことがある哲学者でしょう。多くの人は、教科書で見たあの彫刻の人。くらいのイメージしか無いかも知れません。 今回の記事では、まず最初に、アリストテレスという人がどのような人物であったかを説明します。 その次に、え？そんなことまでやってたの？と驚くこと必至な、彼による「動物誌」という著作に触れます。哲学的文脈で語られることの多いアリストテレスですが、「動物誌」を訳した島崎三郎はその序文でこう言っています。 アリストテレースの動物学書は，彼の学問的立場が本質的には生物学を基礎としていることから見て，自然科学のみならず哲学的論文…

【科学者列伝】Introduction

本日も、りけいのりからお届けします。 新カテゴリー開設のお知らせです。 質問 人物を知ることのすすめ 最後に 質問 ここで唐突な質問。 皆さんは人間ですか？……………… ……は？当たり前だろと、どこからか聞こえる気がします。 不思議と、 実は……火星人でして……先日はうちのUFOがお騒がせしてすいません…という声や、 実は……妖怪でして……なんでもかんでもぼくらのせいにされて困っていて、早く人間になりたいです…という声や、 実は……虚数でして……存在するのか否かとかいう論争に巻き込まれていて、早く実数になりたいです…という声が、 控えめながらする気もします。 ちなみに驚くなかれ！ 私は人間です…

【プログラミング】ニュートン法をC言語で実行してみよう！【数値解析：ニュートン法②】

本日も、りけいのりからお届けします。 今回も， 解けない方程式を解く！ をテーマにしていきます． まず，ニュートン法の復習です！ その方程式を以下のように変形します． 未知数をとした，方程式を以下のように変形します． 次に初期値を定め，以下の式で繰り返していきます． 以上です． ここで，このニュートン法には繰り返しの処理が必ず必要です．場合によっては50回，100回繰り返す必要が出てきます．このため，コンピュータを使っていきます！ 今回は，ニュートン法での方程式の解法を，C言語でコンピュータでの計算を詳しく行っていきます． C言語のプログラムの実行などのついては，過去記事を参照してください！ …

【プログラミング】解けない方程式を解きたい！【数値解析：ニュートン法①】

本日も、りけいのりからお届けします。 今回は， 解けない方程式を解く！ をテーマにしていきます．まずは，解けない方程式ってどんなものかを説明し，具体的に解く手順を説明していきます． そして，次回以降，実際にC言語でプログラムを書き，解いていきます． 解けない方程式 ニュートン法 計算例 おわりに 参考文献 解けない方程式 皆さん，以下の式を解いてみましょう！ 中学校一年生の一次方程式の問題ですね．答えは次のようになりますね． これは，線形方程式(linear equation)に分類されます．これに対して，非線形方程式(nonlinear equation)もあります．この，線形と非線形の言葉…

【プログラミング】Visual Studio 2019でのプロジェクトの作成・実行

本日も、りけいのりからお届けします。 今回は， Visual Studio 2019 でのコンソールアプリケーション開発手順を説明していきます． コンソールアプリケーションって？？ と思ったと思います．コンソールアプリケーションはWindowsのコマンドプロンプトで実行されるプログラムのことです．この記事で行う数値解析での，プログラムはこのコンソールアプリケーションで問題なく行えます． この Visual Studio のインストールは過去記事と以下のリンクを参照してください． visualstudio.microsoft.com （1）Visual Studioの起動 （2）プロジェクトの作…

【プログラミング】作成から実行までの流れ

本日も、りけいのりからお届けします。 前回の記事で，なんとなく，プログラミングのイメージは， 「プログラム」は，コンピュータに対してなんらかの「仕事」を指示するためのもの 「プログラミング」はその「プログラム」を作ったり実行すること としましたね．それで，今回は，もっと詳しくプログラミングの流れと，プログラムで使用するソフトウェアのVisual Studio Communityの説明を行っていきます． プログラミングの作成 プログラミング勉強の進め方！ Visual Studio Communityのインストール おわりに 参考文献 プログラミングの作成 プログラムを実行する際の流れを説明しま…

【プログラミング】Introduction

本日も、りけいのりからお届けします。 今回からは、新しいカテゴリーであるプログラミングについての記事を連載します。 皆さん，プログラミングと聞いたらどのようなイメージを持つでしょうか？ ホームページ作成，アプリ開発，，，，， ですが，今回はプログラミングで計算する！ということをテーマにして記事を連載してきます！そのため， まず，この連載は ・プログラミングに興味がるけど何から始めればよく分からない人 ・プログラミングを用いた数値解析・画像処理をしてみたい人 ・とても解けないような計算を解く必要がある人 ・プログラミングの授業の課題中に壁にぶつかった人 を対象しています！ また．ここでは，学生向…

【応用数学】知っといてほしい用語と基本【微分方程式③】

本日も、りけいのりからお届けします。 今までは，微分方程式のイメージをつかむのが目的でした． 今回から，ようやく微分方程式の解法に入っていきます． まずは，準備段階です． 紹介の前に知っておいてほしい語句や，解法に必要な数学の基本などを紹介します． 何度も繰り返しですが，ここでは，工学などへの応用を前提として，どうやって解くかに焦点を当てます． 知っておいてほしい微分方程式の基本 微分方程式の解法って？ 微分方程式の種類 微分方程式の例1：力学（質点の落下） 微分方程式の例2：力学（空気抵抗を受ける物体の落下） おわりに 参考文献 知っておいてほしい微分方程式の基本 語句語句を知っていると，た…

【応用数学】微分方程式の応用例 ：工学編【微分方程式②】

本日も、りけいのりからお届けします。 前回に続き，今回も微分方程式の応用例を紹介していきます． 今回は，工学（電気回路・材料力学・機械力学）で応用されている微分方程式の具体例を紹介していきます 今回も目標は， 「微分方程式のイメージがつかめた気がする！！」 「微分方程式ってこういう場面で使うんだ！！」 となることです． 微分方程式の例3：電気回路（RLC回路） 微分方程式の例4：材料力学（たわみの微分方程式） 微分方程式の例5：機械力学（1自由度系） おわりに 参考文献 微分方程式の例3：電気回路（RLC回路） 以下のような電気回路があるとする．時間に対する入力電圧を，流れる電流をとする． こ…

【2020年】現代の地球環境問題を俯瞰する。土壌汚染の性質から重金属汚染まで。

本日も、りけいのりからお届けします。 我々を取り巻く環境汚染問題 近年、マイクロプラスチックによる海洋汚染問題や、化石燃料の利用に関する資源・エネルギー問題、気候変動や異常気象に伴う生物種の存続に関わる危機など、人類を取り巻く環境問題は著しいです。 我々人類は、産業革命以降、科学技術を積極的に活用して生活水準の向上を図ってきました。そんな科学技術が"両刃の剣"であることを人類が実感したのは、 鉱山廃水に由来する重金属の環境放出に伴う健康被害の顕在化 農薬の過剰使用に伴う生体濃縮と生物の死滅 化学物質のキラリティーと薬理活性の変化に伴う奇形児の誕生 などのセンセーショナルな事件です。科学技術によ…

【環境学】Introduction

本日も、りけいのりがお届けします。 今回は、新テーマ開設のお知らせです。テーマはズバリ、、 導入 りけいのりは環境学の研究者 おわりに 導入 そうです。環境学についてです。環境学というと、非常に漠然としたイメージを持たれますが、まさしく漠然とした学問といえるでしょう。その理由は、対象が環境であることによります。 "Oxford Languages" の定義によると、環境とは、 人間または生物を取り巻く、まわりの状況。そのものと何らかの関係を持ち、影響を与えるものとして見た外界。 と、やっぱり漠然としているのです。なので、ざっくりと生物と非生物が織り成す世界、という認識で良いと思います。"まわり…

【色素から薬まで】アルカロイド大全②【神経伝達物質を中心に】

本日も、りけいのりがお届けします。 今回は、前回に引き続き、多種多様な機能・構造を有するアルカロイドに迫ります。 www.rek2u.com 復習として、アルカロイドの特徴を箇条書きにしてみました。 アルカロイドはタンパク質や核酸などを除いた窒素を含む化合物の総称 アルカロイドは窒素にゆらいしてわずかに塩基性を示すことから酸に可溶 アルカロイドは、特定の構造を指し示す定義ではない 有機化合物の命名としては、汎用性の高い定義であることが分かります。 アルカロイドは、構造中に窒素を含みます。この構造的特徴は、生理活性が大きいことと深く関係しています。我々のカラダを構成する分子は、タンパク質、炭水化…

【科学一般】あなたのデータは大丈夫?

本日も、りけいのりからお届けします。 今回のテーマでは、統計学的なデータ処理について扱います。 以前の記事では、りけいに大切な"たちつてと"で統計学的な裏付けの大切さについて簡潔に紹介しました。 www.rek2u.com "りけい"になりたい "りけい"である 皆さんにとって、データを取得して考察する、という行為は非常に重要です。そんなとき、あなたのデータは信頼に足るものなのか、分析する必要があります。この行為は、あなたの研究、そしてあなた自身を守ることに繋がります。 そこで、本記事ではExcelを通した統計処理についてご紹介します。 統計処理は誰を守るため? EXCELで統計処理を施してみ…

【モチベーション・集中】仕事・勉強の心理学

本日も、りけいのりがお届けします。 突然ですが、皆さんは仕事や勉強を行う上で大切な、モチベーションや集中力について考えたことがありますか? 日曜日の夕方に憂鬱な気持ちになる"ブルーマンデー"(通称: サザエさん症候群)や、身辺の環境変化による大きなストレスから憂鬱になる"五月病"などなど、心理の与える"行動"への影響は、非常に大きいです。 20世紀の心理学者は、モチベーションや、作業への集中力に対して大きな関心を示し、様々な研究を行ってきました。ここでは、現代の心理学では常識となりつつあるが、一方で一般にはあまり知られていない心理学的な知識をお届けします。 "知識を知るだけでは、その根底に横た…

【化学結合論】たのしむ、分子軌道法。【HMO⑥】

本日も、りけいのりがお届けします。 分子軌道法について扱って6回目の記事にして、ようやく化学結合論に関与する分子軌道法の内容を取り扱います。特に、今回の記事から、 結合性軌道 (Bonding Molecular Orbital) 反結合性軌道 (Antibonding Molecular Orbital) の成り立ちを理解することができます。また、化学結合の妥当性を数学的に考えることができるようになります。 本日扱う内容には、線形代数のテクニックも含まれますが、学んだことの無い方は飛ばし読みでもOKです。 前提として確認したいのが、"ヒュッケル近似はπ共役系に関する分子軌道の導出を与える"、…

【サウナ】水風呂に耐えられるわけ。

本日も、りけいのりがお届けします。 今回のテーマは、サウナについて。とは言っても、 おすすめのサウナ10選 サウナをより楽しむハック7選 みたいなことは取り扱いません。りけいのりでは、科学の眼鏡で世界を覗きます。 読者の皆さんは、サウナ、好きですか? りけいのりは、超がつくほど大好きです。サウナ10分、水5分のサイクルを3回転くらします。スーパー銭湯で見かけたら声をかけて下さい。 ところで、サウナの後の水風呂に関する質問です。 10℃代の水風呂に、どうして長い時間浸かっていられるのでしょうか? お風呂に入った後では、耐えられなくて直ぐに水風呂から出たくなってしまいます。 そんな疑問に対して、化…

【色素から薬まで】アルカロイド大全①【薬を中心に】

本日も、りけいのりからお届けします。 今回は、化学専攻の学生なら耳にしたことがあるであろう、"アルカロイド"に詳しくなる回です。大概、有機化学の教科書の構成は、①反応の概観、②反応の各論と命名法、③生化学や身の回りに活きる有機化学となっていて、"アルカロイド"は②の後半や③にて主に語られます。アルカロイドに対して具体的に知ってることを聞かれたら、あなたは何を答えられますか? (多くの学生は、ぼんやりとしたアルカロイドへのイメージしか無いのではないかと思います) りけいのりがアルカロイドを取り上げようと思った理由は単純ヒュッケル法です。間違えました。単純です。名前がカッコいいから。ラクトンとか、…

【言葉は大切】まじでヤバい、若年層の読解力が低下して辛い(語彙力)【PISAデータから概観】

本日も、りけいのりがお届けします。というより、今日に限っては、"ぶんけいのぶ"がお届けします。言葉の使われ方に焦点を当てるので、本日はいつもの記事とは一味違います。 デジタルトランスフォーメーションの風潮 本記事の目的 PISAのデータを概観する ヤバい、辛い、神、語彙力 参考文献 デジタルトランスフォーメーションの風潮 近年、身の回りでの急速なIT化が進み、多くの事柄がアナログからデジタルに置き換えられています。ペーパレス化、キャッシュレス化等の省資源化という意味では、資源利用の観点から良い風潮であると言えます。日本において、以上のようなDX(Digital Transformation: …

【科学イラストレーション入門】素材をストックしてみよう【第6回】

本日も、りけいのりがお届けします。 本シリーズでは、【科学イラストレーション入門】と題して、次のような方々に向けたコンテンツを発信しています。 お金はかけずにプレゼン/ポスターで使うイラストを描きたい理系の学生 シンプルなアイコンのイラストを短時間で作成できるようになりたい社会人 パワーポイント初心者で、その扱い方に慣れたいOffice初心者 前回の記事を、未だご覧になっていない方は、こちらからどうぞ!! www.rek2u.com 今回の記事で、"科学イラストレーション入門"は終了となります。今までの記事で、既にイラストレーションに必要な要素技術は修得してきました。そこで最後に、りけいのりが…

【反応速度論】化学反応って何だ。【動力学②】

本日も、りけいのりからお届けします。 今回のテーマは、前回に引き続いて、化学反応がどの様にして起こっているのか探求する"動力学"に迫ります。 化学反応式は扱うけれど、一体何が起こっているのか分からない 化学反応の具体的なイメージをつかみたい そんな方の疑問にお答えできればと思います。 前回の記事では、反応速度の指標となる"反応速度定数"を経験的に示す、アレニウスの式についてご紹介しました。本記事では、アレニウスの式の知識をベースに、2つの理論をご紹介します。 まだ前回の記事をお読みでない方はこちらからご覧ください。 www.rek2u.com それでは、動力学の世界にご案内します。 反応の動力…