化学パート1-クイックガイド

前書き

この宇宙で見つかったものはすべていくつかの材料で構成されており、科学者はそれらを次のように名付けました “matter.” たとえば、私たちが食べる食べ物、呼吸する空気、石、雲、星、植物、動物、水、ほこり、すべてが物質として分類されます。

物質の粒子の特徴

物質の粒子は非常に小さく、通常、肉眼では見えません。

物質の粒子は継続的に動き続けます。これは、 “kinetic energy.”
粒子の運動エネルギーは温度に直接依存します。温度が上がると、運動の速度も上がります。
物質の粒子には引力があります。したがって、それらは互いに引き付け合います。
粒子の引力は粒子を一緒に保ちます。ただし、引力の強さは物質によって異なります。

物質の状態

物質には次の3つの状態があります-

Solid State
Liquid State
Gaseous State

それらについて簡単に説明しましょう-

固体の状態

すべての固体材料は、明確な形状、明確な境界、および固定された体積を持っています。
ほとんどの固体材料の圧縮率はごくわずかです。
すべての固体材料は、外力を受けたときにその形状を維持する自然な傾向があります。
固体材料は力を加えると壊れることがありますが、剛性があるため形状を変えることは非常に困難です。

液体状態

固体とは異なり、液体には固定された形状はありません。ただし、ボリュームは固定されています。
液体は、それらが保管されている容器の形を取ります。
液体は流動して形を変える性質を持っています。

ガス状態

固体でも液体でもない空気の形の物質は、気体として知られています。たとえば、酸素、窒素、水素など。
固体とは異なり、ガスは明確なサイズと形状を持っていません。
液化石油ガス（LPG –調理に使用される）などのガス。圧縮天然ガス（CNG –車両の燃料として使用）などは高い圧縮性を持っています。したがって、大量のガスを小さなシリンダーに圧縮することができ、簡単に輸送することができます。
ガスは通常、他のガスに非常に速く拡散する特性を示します。これが私たちが遠くから（良いか悪いかにかかわらず）においをかぐことができる理由です。

物質はその状態を変えることができる

水は3つの状態すべてに存在する可能性があります。たとえば、固体としての氷。液体としての水（H2O）; ガスとしての水蒸気。次の図は、さまざまな状態での水の変換を示しています。

固体が溶けて液体に変わる温度（所定の大気圧で）は、次のように知られています。 “melting point.”
固体の融点は、その粒子間の引力の強さを示します。
氷の融点は273.16K、つまり⁰ ℃です。
溶融（すなわち、固体状態から液体状態への変化）のプロセスは、 fusion。
与えられた大気圧で1kgの固体材料を液体材料に変えるのに必要な熱エネルギーの量は、 latent heat 融合の。
与えられた大気圧で液体が沸騰し始める温度は、 “boiling point.”
水の沸点は100、つまり373 Kである⁰ C.
物質の状態が液体状態に変化することなく固体から気体に直接変化すること（またはその逆）は、次のように知られています。 “sublimation.”
現象、すなわちその沸点より低い任意の温度で液体が蒸気に変化することは、 “evaporation.”
固体二酸化炭素（CO ₂）は高圧下で貯蔵されます。

固体CO _2は、圧力が1気圧まで低下後気体状態に直接変換されます。
Atmosphere（atm）はガスによって加えられる圧力の測定単位であり、圧力の単位はパスカル（Pa）です。1気圧= 1.01×105Pa。

第4の物質の状態

Plasma 超高エネルギー粒子と超励起粒子からなる状態です。

超励起粒子は、イオン化ガスの形で見られます。たとえば、蛍光管（ヘリウムガスを含む）とネオンサインバルブ（ネオンガスを含む）はプラズマで構成されています。

前書き

純粋な物質とは、1つまたは複数の種類の粒子で構成される物質です。

望ましくない物質を含まない2つ以上の純粋な成分の混合物は、 Mixturesたとえば、水、ミネラル、土壌など。
2つ以上の物質の均一な混合物はとして知られています solution。たとえば、レモネード、ソーダ水など。
溶液は、次のような任意の形式にすることができます–液体、固体、または気体の場合があります。
Alloys金属の均一な混合物を含む混合物の別の例です。それらを物理的な方法でコンポーネントに分離することはできません。たとえば、真ちゅうは亜鉛（約30％）と銅（約70％）の混合物です。

ソリューションの重要な機能

溶液は通常、均一な混合物です。
溶液の粒子は直径1nm（10-9メートル）よりもさらに小さいため、肉眼では見えません。
光の経路は、ソリューションでは表示されません。
溶解した粒子は、単純なろ過プロセスでは混合物から分離できません。
溶解した粒子は、そのままにしておくと沈降しません。
与えられた温度で、それ以上溶質が溶液に溶解できないとき、それはとして知られています ‘saturated solution.’
与えられた温度で、飽和溶液に存在する溶解粒子の量は、として知られています solubility.’

サスペンション

懸濁液は、溶質粒子が溶解せず、媒体の大部分全体に懸濁したままである不均一な混合物であり、 ‘suspension.’

サスペンションの重要な機能

懸濁液の粒子は肉眼ではっきりと見えます。

懸濁液の粒子は、懸濁液を通過する光線を散乱させ、同様に、その経路が見えます。
敬礼粒子は、ろ過の簡単なプロセスによって混合物から分離することができます。

コロイド

不均一な混合物はとして知られています ‘colloid.’ 例：ミスト、霧、煙、フェイスクリームなど。

コロイド粒子のサイズが小さすぎて肉眼で見ることができません。
コロイド粒子は、それを通過する光線を散乱させ、経路を可視化するのに十分な大きさです。
コロイド粒子は、単純なろ過プロセスでは混合物から分離できません。
特別なろ過技術、すなわち centrifugation, コロイド粒子を分離するために使用することができます。

クロマトグラフィー

混合物の成分を分離するプロセスは、 chromatography; 通常、色分解に使用されます。
同じ溶媒に溶解する溶質の分離には、クロマトグラフィー技術が使用されます。

蒸留

加熱および冷却手段によって液体を精製するプロセスは、蒸留として知られています。

結晶

結晶の形で純粋な固体を溶液から分離するプロセスは、 ‘crystallization.’

要素

1661年、ロバートボイルはこの用語を使用した最初の科学者でした element; フランスの化学者であるアントワーヌ・ラヴォワジエは、元素という用語を実験的に定義した最初の人物でした。
元素は、化学反応によって単純な物質に分解できない基本的な物質です。
通常、要素は次のように分類できます。 metals, non-metals, そして metalloids。

金属

固体材料は、通常、硬く、延性があり、展性があり、光沢があり、電気伝導性と熱伝導性が高く、融着性があります。 metal。例：金、銀、銅、アルミニウムなど。

Mercury 室温で液体のままである唯一の金属です。

非金属

金属ではないすべての元素または物質は、非金属として知られています。例：水素、酸素、ヨウ素、炭素など。
非金属にはさまざまな色があり、熱と電気の伝導性が低くなっています。
非金属は、光沢がなく、音が出ず、展性がありません。

化合物

2つ以上の要素で構成される物質は、 ‘compound.’
化合物は、2つ以上の元素を一定の比率で化学的に組み合わせた結果です。

化合物の特性はその構成要素とは多少異なりますが、混合物の特性はその構成要素または化合物と同じです。

前書き

紀元前500年頃、インドの哲学者マハリシカナドは、初めて物質の不可分な部分の概念を仮定し、それを命名しました ‘pramanu.’
1808年、 John Dalton 用語を使用 ‘atom’ そして仮定した atomic theory 物質の研究に。

ダルトンの原子理論

ダルトンの原子理論によれば、元素、化合物、混合物のいずれが原子と呼ばれる小さな粒子で構成されているかは関係ありません。
ダルトンの原子理論によれば、元素、化合物、混合物のいずれであっても、すべての物質は原子と呼ばれる小さな粒子で構成されています。

ダルトンの原子理論の顕著な特徴

すべての物質は、原子と呼ばれる非常に小さな粒子でできています。
原子は不可分な粒子であり、化学反応によって生成または破壊することはできません。
元素のすべての原子は、質量と化学的性質が同じですが、異なる元素の原子は、質量と化学的性質が異なります。
化合物を形成するために、原子は小さな整数の比率で結合されます。
特定の化合物では、原子の相対的な数と種類は一定です。

原子質量

化学元素の原子の質量; 原子質量単位で表されます（記号はu）。
原子量は、原子内に存在する陽子と中性子の数とほぼ同じです。
1原子質量単位は、炭素12の1原子の質量のちょうど12分の1（1/12）に等しい質量単位であり、すべての元素の相対原子質量は、炭素12の原子に関して計算されています。

分子

独立して存在することができ、それぞれの物質のすべての特性を示す、元素または化合物の最小粒子。

分子は通常、化学的に結合している2つ以上の原子のグループです。
同じ元素または異なる元素の原子は、（化学結合で）結合して分子を形成することができます。
分子を構成する原子の数は、 atomicity。

イオン

荷電粒子はとして知られています ion; それはどちらかである可能性がありますnegative charge または positive charge。
正に帯電したイオンは、 ‘cation’。
負に帯電したイオンは、 ‘anion.’

化学式

化合物の化学式は、その構成元素と各結合元素の原子数を示しています。

化合物の化学式は、その組成の象徴的な表現です。
要素の結合能力は、 ‘valency.’

分子量

物質の分子量は、それぞれの物質の分子内のすべての原子の原子量の合計をとることによって計算されます。たとえば、水の分子量は次のように計算されます。

水素の原子量= 1u
酸素の原子量= 16 u

水には2つの水素原子と1つの酸素原子が含まれています。
水の分子量は= 2×1 + 1×16 = 18 uです（uは分子量の記号です）。

式単位質量

物質の式単位質量は、化合物の式単位内のすべての原子の原子質量の合計をとることによって計算されます。

アボガドロ定数またはアボガドロ数

アボガドロは、アボガドロ番号（アボガドロ定数としても知られています）の概念を与えたイタリアの科学者でした。
1モルの物質に存在する粒子（原子、分子、またはイオン）の数は固定されており、その値は常に次のように計算されます。 6.022 × 1023。
1896年、ヴィルヘルムオストワルドは「モル」の概念を導入しました。しかし、モル単位は、1967年に多数を報告する簡単な方法を提供するために受け入れられました。

質量保存の法則

化学反応中、反応物と生成物の質量の合計は変化しません。これは、 ‘Law of Conservation of Mass.’

定比例の法則

純粋な化合物では、その元素は常に質量で一定の割合で存在します。これは、 ‘Law of Definite Proportions.’

前書き

1900年までに、原子は単純で分割できない粒子ではなく、亜原子粒子を含むことが発見されました。
J.J. Thomson つまり、亜原子粒子を発見した ‘electron.’

JJトムソンは最初に提案した人でした model 原子の構造について。
1886年、E。ゴールドスタインは、ガス放電に新しい放射線が存在することを発見し、それらに名前を付けました。 canal rays.
別の正に帯電した亜原子粒子が運河線の実験で発見され、名前が付けられました proton。

トムソンの原子モデル

Thomsonは、原子が正に帯電した球で構成され、電子（負の電荷）がその中に埋め込まれていることを提案しました（下の画像を参照）。

さらに、トムソンは、負電荷と正電荷の大きさは等しいと述べました。したがって、原子は全体として電気的に中性です。

ラザフォードの原子モデル

E.ラザフォードは原子核物理学の「父」として人気があります。

ラザフォードは、放射能に関する彼の研究と、放射能の発見で広く知られています。 nucleus 金箔実験による原子の実験（下の画像に示すように）。

ラザフォードは、原子の中に、として知られている正に帯電した中心があると言いました nucleus。
ラザフォードは、原子のほぼすべての質量が原子核に存在すると述べた。
ラザフォードによれば、電子は明確に定義された軌道で原子核の周りを回転します。

ボーアの原子モデル

ニールス・ボーアはラザフォードのモデルをさらに拡張し、彼の欠点を改善しました。

ボーアによれば、電子の離散軌道として知られている特定の特別な軌道だけが原子の内部で許可されています。
ボーアは、離散軌道で回転している間、電子はエネルギーを放射しないと言いました。
ボーアは、軌道またはシェルをエネルギー準位と名付けました（下の画像を参照）。

ボーアは、これらの軌道または殻を文字K、L、M、N、…または数字、n = 1,2,3,4、…で表しています。

中性子

1932年、J。チャドウィックは新しい亜原子粒子、つまり中性子を発見しました。
中性子は電荷を持たず、陽子とほぼ同じ質量です。
中性子は、水素を除くすべての原子の原子核に存在します。

異なる軌道に分布する電子（シェル）

シェルに存在できる電子の最大数は、次の式で与えられます。 2n²。
‘n’ は軌道番号またはエネルギー準位指数、つまり1、2、3、…です。
与えられた式によると-

最初の軌道すなわち K-shell= 2× ¹² = 2になります
2番目の軌道すなわち L-shell= 2になり×2 ² = 8
3番目の軌道すなわち M-shell= 2になり×3 ² = 18
4番目の軌道すなわち N-shell= 2になり×4 ² = 32

同様に、最も外側の軌道に収容できる電子の最大数は8です。
内側のシェルが満たされない限り、電子は特定のシェルに満たされません。つまり、シェルは段階的に充填されます。内殻から外殻へ。

ヴァランス

原子の最外殻に存在する電子は、 valence 電子。
ボーア-ベリーモデルによれば、原子の最外殻は最大8個の電子を持つことができます。

原子番号

原子核に存在する陽子の総数は、次のように知られています。 atomic number。
原子の陽子の数が原子番号を決定します。
原子番号はで示されます ‘Z’。
陽子と中性子はまとめてとして知られています nucleons。

質量数

原子核に存在する陽子と中性子の総数の合計は、次のように知られています。 mass number。

同位体

原子番号は同じで質量数が異なる同じ元素の原子は、同位体と呼ばれます。たとえば、水素原子には、プロチウム、重水素、トリチウムの3つの同位体があります。
原子の同位体の化学的性質は似ていますが、それらの物理的性質は異なります。

同重体

同じ質量数を持つ、異なる原子番号を持つ異なる元素の原子は、同重体として知られています。たとえば、カルシウムの原子番号は20で、アルゴンの原子番号は18です。さらに、これらの原子の電子の数は異なりますが、これらの両方の元素の質量数は40です。

前書き

1つまたは複数の化学物質が他の化学物質と反応して1つまたは複数の異なる物質に変換されるプロセスは、化学反応として知られています。

化学反応式

化学反応式は、化学反応の象徴的なデモンストレーションです。それは記号と式で表されます。例えば

Magnesium + Oxygen = Magnesium Oxide

Mg + O₂ = MgO
マグネシウムと酸素の物質は反応物として知られており、反応の結果、すなわち酸化マグネシウムは生成物として知られています。
化学反応の生成物に存在する元素の総質量は、反応物に存在する元素の総質量と等しくなければならないことを忘れないでください。
各元素の原子数は、化学反応の前後で常に同じです。

化学反応の種類

以下は化学反応の主な種類です-

Combination Reaction
Decomposition Reaction
Displacement Reaction

それぞれについて簡単に説明しましょう−

組み合わせ反応

2つ以上の物質（すなわち、元素または化合物）が反応して単一の生成物を形成する場合、そのような反応は次のように知られています。 combination reaction。例えば

CaO(s) +H₂O(1)→Ca(OH)₂(aq)

(Quick lime) (Slaked lime)
上記の反応に示されているように、酸化カルシウムと水が反応（または結合）して、水酸化カルシウムとして知られる単一の生成物を形成しました。
製品の形成とともに熱も放出される化学反応は、 exothermic chemical reactions。

分解反応

単一の反応物がより単純な生成物に分解する反応は、分解反応として知られています。例えば

上記の反応において、第一鉄硫酸塩結晶（すなわちのFeSO _4は、7H ₂加熱されたときO）、それは水と結晶の変化の色を失います。最後に、酸化鉄（Fe ₂ O ₃）、二酸化硫黄（SO ₂）、三酸化硫黄（SO ₃）に分解します。

変位反応

ある元素が別の元素を置換または除去する反応は、置換反応として知られています。例えば

Fe(s)+ CuSO4(aq)→FeSO4(aq)+Cu(s)

(Copper sulphate)(Iron sulphate)
上記の反応では、鉄が硫酸銅溶液から銅を置換し、硫酸鉄を形成します。

酸化と還元

物質が反応中に酸素を獲得する場合、それはとして知られています oxidation。一方、反応では、物質が酸素を失うと、それはとして知られていますreduction。例えば

上記の反応では、酸化銅は酸素を失い、したがって還元されます（すなわち還元）。一方、水素は酸素を獲得するため、酸化されます（つまり酸化）。

腐食

金属が湿気や酸などの直接の環境で見つかった物質によって攻撃されるとき、それはとして知られています corrosion。たとえば、銀の黒いコーティング、銅の緑のコーティングなど。

酸敗

油脂が酸化されると、そのプロセスは酸敗として知られています。それらの匂い、味、色なども変化します。同様に、それは食品を消費するのに危険なものにしました。

前書き

私たちは食べ物の酸味と苦味を味わいますが、それはそれぞれ酸と塩基の存在のためだけです。

リトマスソリューション

地衣類から抽出されたリトマスは紫色ですが（下の画像を参照）、酸性でも塩基性でもない、つまり中性の状態です。

リトマスは基本的にタロフィタに属する植物であり、化学実験では一般的に指標として使用されます。
酸性または塩基性の媒体で臭いが変化する物質は、 olfactory 指標。

水溶液中の酸または塩基

HCl中の水素イオンは、水の存在により生成されます。第二に、HCl分子からのH ⁺イオンの分離は、水がないと実行できません。化学式を以下に示します

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^–
さらに、水素イオンは単独で存在することはできませんが、水分子の存在下で存在することはできます。したがって、水素イオンはH ⁺（aq）またはヒドロニウムイオン（H ₃ O ⁺）として示されます。化学式は-

H⁺ + H₂O → H₃O⁺
水に溶ける塩基はとして知られています alkalis。しかし、すべての塩基が水に溶けるわけではありません。
濃酸に水を加えると熱が発生します。
酸または塩基を水と混合すると、単位体積あたりのイオン濃度（つまり、H ₃ O + / OH–）が減少します。このプロセスは、次のように知られています。dilution。

pHスケール

溶液中の水素イオン濃度の測定に使用されるスケールは、 pH scale。
ザ・ ‘p’ pHでは ‘potenz’, これはドイツ語で、つまり ‘power’.
pH値は、溶液の酸性または塩基性を示す数値として単純に解釈されます。したがって、ヒドロニウムイオンの濃度が高い場合、pHの値は低くなります。
pHスケールの値は ‘0’ そして ’14;’ したがって、pH値が「0」で測定された場合、それは意味します–それは非常に acidic そしてそれが14の場合、それは意味します–それは非常に alkaline。
pHスケールの中性値は ‘7’.
pHスケールでは、7未満の値は酸性溶液を表し、7より大きい値は塩基性溶液を表します。
通常、pHの測定には、共通の指示薬を染み込ませた紙を使用します（下の画像を参照）-

同様に、酸および塩基物質の強度は、主にHの数に依存⁺イオンとOH ^-イオンがそれぞれ生成しました。
次の画像は、いくつかの一般的な物質のpH値（色の変化）を大まかに示しています-

日常生活におけるpHの重要性

人体のpH値は7.0から7.8の範囲です。
人体の胃は、食物の消化を助ける塩酸を生成します。驚くべきことに、それはとにかく胃を傷つけません。
しかし、胃が酸を過剰に生成すると（消化不良として知られています）、痛みや炎症を引き起こします。この痛みを和らげるために、医師は制酸剤として知られている塩基の使用を提案しています。
これらの制酸剤は、酸の増加量を中和および制御します。
リン酸カルシウムでできている歯は、体内で最も硬い物質です。ただし、口内のpHが低下すると（5.5未満）、歯が腐食します。
塩は通常、塩酸と水酸化ナトリウム溶液の組み合わせによって形成されます。そして、その組み合わせは塩化ナトリウムとして知られています。
雨水のpH値が5.6未満と測定された場合、それは acid rain。
酸性雨が川に流れ込むと、川の水のpHも下がります。
酸性の川の水は、水生生物の生存にとって脅威です。

漂白剤

粉末を漂白するドライ消石灰石灰の[Ca（OH）上の塩素の作用によって生成される₂ ]、それはCaOClとして表される₂。
漂白剤は通常、繊維産業、製紙工場、化学産業、および飲料水の消毒に使用されます。

重曹

重曹は、おいしいサクサクした食品を調理するためにキッチンで一般的に使用されます。また、いくつかの食品をより速く調理します。
ベーキングソーダの化学名は、炭酸水素ナトリウムであり、式をNaHCOある₃。

洗濯ソーダ

炭酸ナトリウムの再結晶は洗浄ソーダになります。
洗濯ソーダの化学式をNaある₂ CO ₃・10H ₂ O.
重曹は、ガラス、石鹸、製紙業界で一般的に使用されています。

パリの石膏

パリの石膏は、医師が骨折した骨を支えるための石膏として使用する白い粉です。
焼石膏の化学名は、硫酸カルシウム半水和物であり、化学式は2CaSOある₄・H ₂ O.

前書き

金属は、その化学的および物理的特性に基づいて非金属と区別することができます。
金属を叩いて薄いシートにすることができる金属の特性は、 malleability。
金属をワイヤーに引き込むことができる特性は、 ductility。
金属は通常、硬く、展性があり、光沢があり、延性があり、音がよく、熱と電気の伝導性が良好です。例：鉄、銅、カルシウム、アルミニウム、マグネシウムなど。

The materials, which are not sonorous and are poor conductors of heat and electricity, are known as non-metals. E.g. sulphur, carbon, oxygen, phosphorus, etc.
Some metals, such as sodium and potassium are soft and can be cut with a knife.
Mercury is the only metal, which remains in liquid state at room temperature.
When sulphur dioxide is dissolved in water, sulphurous acid is formed. Illustration - Sulphur dioxide (SO₂) + Water (H₂O) → Sulphurous acid (H₂SO₃).
Oxides of non-metals are acidic in nature.
The sulphurous acid changes blue litmus paper red.
Phosphorus is a very reactive non-metal and it catches fire whenever exposed to air.
To prevent the contact of phosphorus with atmospheric oxygen, Phosphorus is stored in water.
On burning, metals easily react with oxygen and produce metal oxides, these are basic in nature.
Non-metals react with oxygen and produce non- metallic oxides; these are acidic in nature.
Some metals react with water and produce metal hydroxides and hydrogen gas.
Nonmetals normally do not react with water.
Metals also react with acids and produce hydrogen gas and metal salts.
Non-metals normally do not react with acids.

Uses of Metals and Nonmetals

Metals are used in making machinery, airplanes, automobiles, trains, satellites, industrial gadgets, cooking utensils, water boilers, etc.
Non-metals are used in fertilizers to improve the growth of plants.
Non-metal are used in water purification.
Non-metals are used in crackers.

Introduction

A solid material, which is typically hard, malleable, shiny, fusible, and ductile, is known as metals. E.g. iron, copper, aluminum, magnesium, sodium, lead, zinc, etc.
Normally, metals have good electrical and thermal conductivity.

Metals, in their pure state, have a shining surface, known as metallic luster.
Metals can be beaten into thin sheets; this property is known as malleability.
The property of metals to be drawn into the thin wires is known as ductility. E.g. gold is the most ductile metal.
Silver and copper are the best heat conductor.

Non-Metals

The non-metals are normally found in either solids or gases states. However, bromine is an exception that found in liquid state.
Some of the major examples of non-metals are carbon, sulphur, iodine, oxygen, hydrogen, etc.

Facts of Metals and Non-metals

All metals exist in the solid form at room temperature, except mercury.
Gallium and caesium have very low melting points; these two metals get melt even on palm.
Iodine is a non-metal, but it is lustrous (lustrous is the property of metal).
Carbon is a non-metal that can exist in different forms. Each form is called an allotrope.
Diamond is an allotrope of carbon and it is the hardest natural substance known.
The melting and boiling point of diamond is very high.
Graphite is also allotrope of carbon; it is a conductor of electricity.
Alkali metals, such as lithium, potassium, sodium, are the examples of soft metals, as they can be cut with a knife.
Nearly all metals when combined with oxygen, it forms metal oxides.
Different metals have different frequency of reaction; some react slow, but some react very fast. E.g. potassium and sodium are very reactive and they catch fire only if kept in the open.
Therefore, potassium and sodium are kept immersed in kerosene oil so that they cannot catch fire.
However, among all metals, sodium (most likely), is the most reactive metal.
Anodizing is a process of forming a thick protective oxide layer of aluminum and it protects from corrosion.
The elements or compounds that occur naturally in the crust (upper layer) of the earth, are known as minerals.
The minerals in raw form is known as ores. E.g. gold, silver, iron etc. (iron ore shown in the image given below) −

The ores, which are extracted from the earth, are usually contaminated with large amounts of impurities such as mix with some elements, soil, sand, etc., known as ‘gangue’.
Based on the reactive nature and extraction from the ores, metals can be categorized as −

Introduction

Carbon plays very important roles for all living beings.
The amount of carbon in the earth’s crust is merely 0.02%, which is available in the form of minerals such as carbonates, hydrogen-carbonates, coal, and petroleum.
The presence of carbon in the atmosphere of the earth is 0.03%, in the form of carbon dioxide.

Compounds of Carbon

Almost all carbon compounds (except a few) are poor conductors of the electricity.
The diamond and graphite both are formed by carbon atoms; however, the difference lies between them in the manner in which the carbon atoms are bonded to one another.
In diamond, each atom of the carbon, is bonded to four other carbon atoms and form a rigid three-dimensional structure (see the image given below).

In graphite, each atom of the carbon, is bonded to three other carbon atoms in the same plane, which gives a hexagonal array (see the image given below) −

There is also difference in some physical structure of diamond and graphite.
Diamond is the hardest substance known whereas graphite is smooth and slippery substance.
Graphite is good conductor of electricity whereas diamond is not.
Following table illustrates the structures of compounds of carbon and hydrogen −

Name	Formula	Structure
Methane	CH₄
Ethane	C₂H₆
Propane	C₃H₈
Butane	C₄H₁₀
Pentane	C₅H₁₂
Hexane	C₆H₁₄

The compounds, which has identical molecular formula, but different structures, are known as structural isomers (see the structure Butane given below).

The saturated hydrocarbons are known as alkanes.
The unsaturated hydrocarbons, which comprise of one or more double bonds, are known as alkenes.
The unsaturated hydrocarbons, which comprise of one or more triple bonds, are known as alkynes.

Use of Alcohol as Fuel

Sugarcane plants very efficient convert sunlight into chemical energy and its juice can be used to prepare molasses.
When molasses is fermented, it produces alcohol (ethanol).
Some of the countries now using alcohol as an additive in petrol, as it is a cleaner fuel.
These alcohol, on burning in sufficient air (oxygen), gives rise to only carbon dioxide and water.

Esters

Esters are sweet-smelling substances, which are most commonly formed by reaction of an acid and an alcohol (see the image below – illustrating the formation of esters).

When esters react in the presence of an acid or a base, it gives back the alcohol and carboxylic acid.
The reaction of esters with an acid or a base, is known as saponification because it is used in the preparation of soap.
The molecules of soap normally are sodium or potassium salts of long-chain carboxylic acids.
Interestingly, the ionic-end of soap dissolves in water whereas the carbon chain dissolves in oil. This typical features of the soap molecules forms structures known as micelles (see the image given below)

In micelles, one end of the molecules is towards the oil droplet whereas the ionic-end remains outside.
The soap micelle helps in dissolving the dirt in water; likewise, the clothes get cleaned.
On the other hand, detergents are usually ammonium or sulphonate salts of long chain carboxylic acids, which remain effective even in hard water.
Detergents are customarily used to make shampoos and some other products for cleaning clothes.

Introduction

There are about 115 elements have been known to us till today.
Based on their properties, all the elements are arranged in order, known as periodic table.
Johann Wolfgang Döbereiner, a German scientist, first attempted to arrange the elements in 1817.
John Newlands, an English scientist, also attempted to arrange the then known elements (in 1866).
John Newlands had followed the order of increasing atomic masses to arrange the elements.
Newlands started with the element having the lowest atomic mass (such as hydrogen) and ended at thorium, which was the 56th element (at his time).

Newlands’ arrangement of elements is known as “Law of Octaves,” as in his arrangement every eight element had the properties similar to that of the first. E.g. the properties of lithium and sodium were found to be the same.

Sa (do)	re (re)	Ga (mi)	Ma (fa)	Pa (so)	da (la)	ni (ti)
H	Li	Be	B	C	N	O
F	Na	Mg	Al	Si	P	S
Cl	K	Ca	Cr	Ti	Mn	Fe
Co & Ni	Cu	Zn	Y	In	As	Se
Br	Rb	Sr	Ce & La	Zr

Newlands also compared it with the octaves that found in music (see the table given above).
In the Indian music, the seven musical notes are – sa, re, ga, ma, pa, da, ni; however, in the west, the musical notes are – do, re, mi, fa, so, la, ti.
Further, in order to fit some elements into his Table, Newlands put two elements in the same cell (see the table given above – cobalt & nickel kept in same cell), but this technique did not work, as they have different properties.
However, the law of octave had limitation, as was applicable up to calcium only; and, after calcium every eighth element had not the properties similar to that of the first.

Mendeléev’s Periodic Table

Dmitri Ivanovich Mendeléev, a Russian chemist, who successfully attempted to arrange the elements.
Mendeléev arranged the elements based on their (elements) fundamental property, the atomic mass, as well as on the similarity of chemical properties.
During the Mendeleev’s time, only 63 elements were known.
Mendeléev’s Periodic Table consists of vertical columns known as ‘groups’ and horizontal rows known as ‘periods.’

Mendeléev’s Periodic Law states that

‘The properties of elements are the periodic function of their atomic masses’.
Mendeléev arranged the sequence in inverted fashion so that elements with similar properties could be grouped together.
Mendeléev left space for some elements, which were not discovered at that time; he boldly predicted about the existence of future elements.
One of the biggest limitation of Mendeléev’s Periodic formula is - no fixed position has been assigned to hydrogen in the Periodic Table.

Modern Periodic Table

In 1913, Henry Moseley, an English physicist discovered that the atomic number of an element is a more fundamental property in comparison to its atomic mass.
Based on Moseley’s discovery, Mendeléev’s Periodic Law was modified and atomic number was adopted as the basis of Modern Periodic Table.
The Modern Periodic Law states −

‘Properties of elements are a periodic function of their atomic number.’
18 vertical columns known as ‘groups’ and 7 horizontal rows known as ‘periods’ are defined in the Modern Periodic Table.
In Modern Periodic Table, the elements are arranged in such a way that it shows periodicity of properties such as atomic size, valency, or combining capacity and metallic and non-metallic characteristics (of elements).
In Modern Periodic Table, the metallic character decreases across a period and increases down the group.
On the other hand, non-metals are electronegative, as they tend to form bonds by gaining electrons.
In Modern Periodic Table, the non-metals are placed on the right-hand side (from the top).

Introduction

The clothes that we wear are made up of fabrics and the fabrics are made from fibers, which is obtained from natural or artificial sources.
The natural source of fibers is cotton, wool, silk, etc., which are obtained from plants or animals.
The synthetic fibers are made by human beings; therefore, these are called synthetic or man-made fibers.
A synthetic fiber is usually a chain of small units those joined together; each small unit is a chemical substance.

Types of Synthetic Fibers

The artificial silk is usually known as Rayon.
Rayon (fiber) was obtained by chemical treatment of wood pulp.
The fiber, prepared from coal, water and air, is known as Nylon.

Nylon was the first fully synthetic fiber.
Polyester is also a synthetic fiber; it is wrinkle free fiber. E.g. Terylene.
PET is one of the familiar form of polyesters and it is used for making utensils, bottles, films, wires, and many other useful products.
Polyester (Poly + ester) is made up of the repeating units of a chemical known as an ester.
Plastic is also a sort of polymer like the synthetic fiber.
Polythene (Poly + ethene) is a common example of a plastic.
There are some plastics, which when molded once, cannot be softened by heating; therefore, these are known as thermosetting plastics. E.g. Bakelite and melamine.
Bakelite is a poor conductor of heat and electricity; therefore, it is used in making electrical switches, handles of various utensils, etc.
Melamine resists fire and can tolerate heat better than other plastics; therefore, it is used for making floor tiles, kitchenware, and fabrics.
A material, which gets decomposed through the natural processes, e.g. action by bacteria, is known as biodegradable.
A material, which cannot be easily decomposed by natural processes, is known as non-biodegradable.
Plastic is not an environment friendly.

Introduction

The resources, which are present in unlimited quantity in nature and are not likely to be exhausted by human activities, are known as Inexhaustible Natural Resources. E.g. sunlight, air.
The resources, which are present in limited quantity in nature and are likely to be exhausted by human activities, are known as Exhaustible Natural Resources. E.g. forests, wildlife, minerals, coal, petroleum, natural gas etc.
Exhaustible natural resources were formed from the dead remains of living organisms (fossils); therefore, these natural resources are also known as fossil fuels. E.g. coal, petroleum and natural gas.

Coal

Coal is hard as stone and black in color.
Coal is one of the fuels used to cook food.

Coal is used in thermal power plants to produce electricity.
Under high pressure and high temperature, the dead plants those got buried inside the Earth, got slowly converted into coal.
Coal contains mainly carbon.
The slow process of conversion of dead vegetation into coal is known as carbonization.
Coal is formed from the remains of vegetation; therefore, it is also known as fossil fuel.
When coal burns, it produces mainly carbon dioxide gas.
When coal is processed in industry, it produces some useful products such as coke, coal tar, and coal gas.
Coke is a hard, porous, and black substance.
Coke is pure form of carbon.
Coke is largely used in the manufacturing of steel and in the extraction of many metals.
Coal tar is a black, thick liquid with unpleasant smell.
Coal tar is mixture of about 200 substances.
The products, those are obtained from coal tar, are used as starting materials for manufacturing various substances used in everyday life and in industry. E.g. explosives, paints, roofing materials, synthetic dyes, drugs, perfumes, plastics, photographic materials, etc.
Naphthalene balls, obtained from coal tar, are used to repel moths and other insects.
Bitumen, obtained from petroleum product, is used in place of coal-tar for metalling the roads.
During the processing of coal to get coke, coal gas is obtained.
In 1810, for the first time in London, UK, coal gas was used for street lighting and in 1820, in New York, USA.
At present, coal gas is used as a source of heat.

Petroleum

Petrol and diesel are obtained from a natural resource known as petroleum.
Petroleum was formed from the organisms living in the sea.
Over millions of years (the dead organisms buried inside the earth), in the presence high temperature, high pressure, and in the absence of air, the dead organisms transformed into petroleum and natural gas.
In 1859, the world’s first oil well was drilled in Pennsylvania, USA.
In 1867, oil was stuck at Makum in Assam, India.
In India, petroleum is largely found in Assam, Gujarat, Mumbai High, Maharashtra, and in the river basins of Godavari and Krishna.
The following image illustrates the layer of gas and oil −

Petroleum is a mixture of various constituents such as petrol, petroleum gas, diesel, lubricating oil, paraffin wax, etc.
The process of separating the various constituents of petroleum is known as refining.
The different useful substances, which are obtained from the petroleum and natural gas, are known as ‘Petrochemicals.’
Petrochemicals are used in the manufacturing of detergents, fibers (polyester, nylon, acrylic etc.), polythene and other man-made plastics.
Hydrogen gas, which is obtained from natural gas, is used in the production of fertilizers (urea).
Because of having the great commercial importance, petroleum is also known as ‘black gold.’
Natural gas is normally stored under high pressure and hence known as Compressed Natural Gas (CNG).
CNG is used for power generation and fuel for vehicles.
The following table illustrates various constituents of petroleum and their uses −

石油の成分	用途
液化石油ガス（LPG）	家庭および産業用燃料
ガソリン	モーター燃料、航空燃料、ドライクリーニング用溶剤
ディーゼル	大型自動車、発電機用燃料
灯油	ストーブ、ランプ、ジェット機用の燃料
潤滑油	潤滑
パラフィンワックス	軟膏、キャンドル、ワセリンなど。
ビチューメン	塗料、路面舗装

前書き

物質が酸素と反応して熱を放出する化学プロセスは、 combustion。
燃焼する物質は、 combustible または fuel。
燃料は、固体、液体、または気体の形にすることができます。
燃焼中、光は次のいずれかの形で放出されます。 flame またはとして glow。

燃焼時に気化する物質は炎を出します。
フレームダークゾーン、発光ゾーン、非発光ゾーンの3つの異なるゾーンがあります。

さまざまな物質がさまざまな温度で発火します。
物質が発火する最低温度は、 ignition temperature。
マッチには三硫化アンチモンと塩素酸カリウムが含まれています。
マッチのこすり面には、粉末ガラスと少量の赤リンが含まれています。
赤リンははるかに危険が少ないです。
マッチ棒をこすり面にぶつけると、赤リンの一部が白リンに変わります。このプロセスは、マッチ棒の頭にある塩素酸カリウムとすぐに反応し、三硫化アンチモンに点火するのに十分な熱を発生します。同様に、燃焼が始まります。
発火温度が非常に低く、炎で発火しやすい物質として知られています。 inflammable substances。例：ガソリン、アルコール、液化石油ガス（LPG）など。

消火器

Water 最も一般的な消火器です。
消火器としての水は、木や紙などが燃えているときにのみ機能します。

電気機器が燃えていると、水が電気を通し、火を消そうとしている人に損害を与える可能性があります。
水はまた、石油やガソリンが関係する火災の消火器としては適していません。
電気機器やガソリンなどの可燃性物質が関係する火災の場合、二酸化炭素（CO2）が最適な消火器です。

CO2を取得する方法の1つは、重炭酸ナトリウム（重曹）や重炭酸カリウムなどの化学物質の乾燥粉末を大量に放出することです。
リンは室温で空気中で燃焼します。
1kgの燃料の完全燃焼で生成される熱エネルギーの量は、 calorific value。
燃料の発熱量は、キロジュール/ kg（kJ / kg）と呼ばれる単位で測定されます。
The following table illustrates the Calorific Values of Different Fuels −

燃料	発熱量（kJ / kg）
牛糞ケーキ	6000-8000
木材	17000-22000
石炭	25000-33000
ガソリン	45000
灯油	45000
ディーゼル	45000
メタン	50000
CNG	50000
LPG	55000
バイオガス	35000-40000
水素	150000

ほとんどの燃料放出の燃焼 carbon dioxide 環境で。
空気中の二酸化炭素濃度の上昇が原因である可能性が最も高い global warming。
地球の大気の温度上昇は、 Global Warming。
地球温暖化は極地の氷河の融解を引き起こし、それが海面の上昇につながり、最終的に沿岸地域で洪水を引き起こします。
硫黄と窒素の酸化物は雨水に溶けて酸を形成します。そのようなタイプの雨はとして知られていますacid rain。