置換法ってなに？

先日、学校で、気体の集め方について学んだのですが、よく分からなかったので、基礎からすべて教えて下さい。

　分かったところは
　　○三種類の集めかたがある
だけです。　　

　　

それと、二酸化炭素が水に溶けると酸性を示す理由が分かりません。化学式と一緒に教えて下さい。

No.3 ベストアンサー 回答者： sanori 回答日時： 2006/03/02 15:42

【置換法】　ちかんほう

置換＝置き換える＝とりかえる・チェンジする
言葉の意味はこれでわかったと思うので、
あとは↓の図でも見てください。
http://skura.hp.infoseek.co.jp/r01/r404033.html


余計なこと言いますが、
液体を使った置換法もあります。
それは、金メッキとか銀メッキをするときにも使われます。
金や銀が溶けた溶液（酸）に、他の金属（「金属Ａ」と呼びましょうか。）を入れると、金属Ａの表面が金メッキや銀メッキされます。

なぜか？

金や銀は、他の金属に比べて非常に酸に溶けにくく、金属Ａは、金や銀に比べて溶けやすい。
（溶けにくいことを「イオン化傾向が小さい」という）
したがって、金属Ａの表面は「溶けたくて溶けたくてたまらない」ので、自分が溶ける代わりに、金や銀が溶液から「追ん出されて」、金属の表面に付着します。つまり、その金属を、金や銀と取り替えたことになります。
置換法。
そうやってメッキはできるんだなー、めでたし、めでたし。
（他にも方法はあるみたいですが）



【二酸化炭素】
ＣＯ２　Ｃが１個でＯが２個
これを水に入れると、水と仲良くなって溶けます。
溶けるとき、水の分子１個が、ＣＯ２　１個と合体します。
水の分子　Ｈ２Ｏ　Ｈが２個でＯが１個

合わせて　Ｃが１個、Ｈが２個、Ｏが３個
ＨＣＯ３（炭酸）

ＨＣＯ３は、Ｈ＋（水素イオン）とＣＯ３－（炭酸イオン）に分かれて酸としてふるまう。
「酸」というのは、分子からＨ＋　が１個もげること。

水はイオンが大好きなので、水に溶けやすい物質というのは、イオンになって溶ける。



「ｐＨ」（ペーハー）って、聞いたことありますか？
ｐＨ＝７が中性、７未満が酸性、７を超えるとアルカリ性。

酸が入ってなくても、水の中には、Ｈ＋　がある。
水の中の水素イオン濃度は、
１リットル当たり０．０００００１モル
ここで、１の前にゼロは何個あるか？（小数点の左も数える）

答えは７個　→　ｐＨ＝７

酸を入れると、水素イオンが増えるので、ゼロの数がへる　→　ｐＨが７より小さくなる　＝酸性



そろそろ、この辺でやめときましょうか。

No.4 回答者： tojyo 回答日時： 2006/03/02 15:49

三種類の集め方は「水上置換法」「上方置換法」「下方置換法」の三種類でしょう。

水上置換法：水と気体を置換(置き換える)方法です。水に溶けにくい気体を集める最も一般的な方法です。

上方置換法：空気と気体を置換する方法です。中でも空気より軽い気体を集める方法です。集めたい気体が上方に集まることから上方置換法と呼ばれます。

下方置換法：空気と気体を置換する方法です。中でも空気より重い気体を集める方法です。集めたい気体が下方に集まることから下方置換法と呼ばれます。

置換法を学校で習ったということは中学生でしょうか？
酸性が何であるかということが理解しているとは思えませんが、参考までに二酸化炭素が水に解けるとなぜ酸性になるのか化学式で示しておきます。

CO2 + H2O　→　H2CO3
H2CO3　→　H+ ＋ HCO3－

この H+ が酸性の元です。

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/03/02 15:41

http://skura.hp.infoseek.co.jp/r01/r404033.html

No.1 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/03/02 15:37

ここまで分かってないと「削除対象」にはならないでしょうが。

まず二酸化炭素から：
二酸化炭素は炭素１つと酸素二つが直線状に並んでいます。Ｏ＝Ｃ＝Ｏですね。
電荷の偏りが二つの酸素に等しいので、他の物質、特に他の無極性の物質とも非常になじみが良いです。
ただし、水と出会うと。
みずがＯＨとＨに分かれＯＨが炭素上にＨが酸素上に
ＨＯ－Ｃ－ＯＨ
　 　　∥
　 　 　Ｏ
の状態になります。これが「炭酸」です。
炭酸は水の中に二酸化炭素が溶けただけでなく、二酸化端野と水が反応して、二酸化炭素よりも水に溶けやすくなっていますので、極性の低かった二酸化炭素よりも水に沢山溶けます。
また、他のカルボン酸と同様に
ＨＯ－Ｃ－Ｏ-　＋　Ｈ+
　 　　∥
　 　 　Ｏ

ＨＯ－Ｃ＝Ｏ　＋　Ｈ+
　 　　｜
　 　 　Ｏ-
さらに
-Ｏ－Ｃ＝Ｏ　＋　Ｈ+
　 　　｜
　 　 　ＯＨ
の三つの形をとれますので、非常に安定化されます。難しく言えば「プロトトロピー」：水素原子が動き回わって様々なイオン型を取る。という効果を発揮します。
ただし、二酸化炭素自身の溶解度は低いですし、他のカルボン酸よりも強い酸になる要素(ここはムツカシイ)が小さいので、あまり強い酸にはなれません。
ここでは
二酸化炭素→炭酸→炭酸イオンという反応が起こるため水素イオンが出て水溶液が酸性になる事だけ覚えておいてください。
さて
三つの置換法には良いサイトがありました。
ご覧下さい。
http://skura.hp.infoseek.co.jp/r01/r404033.html

水に溶けないガスを集める「水上置換法」。
水と反応してしまうが、空気より軽いガスを集める「上方置換法」。そして
水と反応し水より重いガスを集める「下方置換法」です
ほとんどのガスは水上置換法で集め、アンモニアは上方置換法の二酸化炭素は下方置換法の良い例です。