学習記 11/5-11

化学の勉強は有機化学から始めていましたが、エステル化反応について正確な理解をしたく、先週は理論化学で扱う化学反応の基礎概念の把握に着手しました。

物理は力学編が終了したので、仕事とエネルギーの単元へ。

学習はまるで未知の世界を旅するような体験で、講座の水先案内に助けられ、順調に歩みを前に進めています。

化学

化学平衡

  • 可逆反応のエネルギー状態
  • 活性化エネルギーと触媒の関係
  • ル・シャトリエの原理

<学習中に考えたこと>
正反応と逆反応が見かけ上停止した状態、という平衡の概念はなんとも捉えがたい概念だった。だが、講座での管理人さんによる解説で、物理の摩擦力の単元で扱った相対的な見方に着目すると理解が進んだ。

平衡を例えるなら、進行する新幹線の座席に自分が座っている状態で、自分が乗る新幹線と真逆の進行方向に、同じ速度で走る隣車線の新幹線を眺めた時、自分はあたかもある空間の一点で静止しているような感覚。自分は現実の空間を実際に移動(反応)しているが、体感上(見かけ上)停止している状態=平衡。

物事を相対的に観察すること、これは物理と化学を理解する上で肝となる視点だと考えた。実生活でも平衡の概念は応用できるかもしれない。ビジネスの商談において、対立する相手の主張と折り合いをつける際、折衷案を打ち出すが、同程度の譲り合いが生まれた時は商談がうまくまとまる。その過程で上司や部下に力を借りれば(触媒)、ビジネス(反応)は加速する。この現実世界で物事を進めるには平衡状態が必要条件なのか、と考えたら面白くなった。

化学平衡の単元の最後に、ル・シャトリエの原理を学習し、「濃度」「圧力」「温度」というパラメーターが平衡移動に関与することを知った。これらのパラメーターについて深く理解する必要があると考え、気体の学習に移る。

気体

  • ボイルの法則
  • シャルルの法則
  • ボイル・シャルルの法則の導出方法
  • 理想気体の状態方程式
  • アマガーの分体積・ドルトンの分圧の法則
  • ドルトンの法則に関わる特許明細書の読解
  • 理想気体と実在気体の違い
  • 標準状態について
  • 単位変換(非SI単位→SI単位)

<学習中に考えたこと>
「温度」「圧力」「体積」の相関関係を法則に従い理解していった。この単元を学習する上で最大の峠となったのが「定数(Constant)」の概念だった。

ある現象の規則性を見つける際、何か条件を加えることで、現象に寄与する因子間での相関関係が生まれる(ボイルの法則、シャルルの法則)。その条件を、同位の抽象度である別の条件と組み合わせることで、さらに上位の抽象度となる共通項を見出す(ボイル・シャルルの法則)。この共通項が定数となり、理想気体の状態方程式として、「温度」「圧力」「体積」に関わる現象を分析する際に応用される。

また、ある方程式を成り立たせるために、定数が左辺と右辺の単位次元を調節する役割を持つ、ということを理解するのに時間がかかった。次元を合わせる、という響きがどこか哲学的な香りがして、刺激的で好奇心を誘った。世の中には尺度を共通させるSI単位が存在し、その7つの基本単位を組み合わせることで、様々な現象を定量化できる。エレガントだ。

次に、この神秘性の理解に迫るべく、原子の世界に学習は進む。

原子の構造・周期表

  • 原子の基礎知識
  • 電子殻と電子配置
  • 物質の分類にかかる知識
  • 周期表の理解

<学習中に考えたこと>
物質の根源である原子。原子核に含まれる陽子の数と等しい電子の存在。そして電子は原子核の周囲でどう振る舞うか。学びを深めるほど、自然界に存在する秩序に驚かされる。

また、その秩序を周期表というテーブルにマッピングした科学者の偉大さを知る。族と周期というx軸とy軸の関係だけでなく、科学者の実験による時間とエネルギーというz軸により最適化された周期表は、まるでタージ・マハルのように隙のない建造物のようだ。視点を変えれば新たな規則性が周期表に浮かび上がってくる。深い。

学生時代に興味本位で購入し、押し入れにしまってあった『世界で一番美しい元素図鑑 セオドア・グレイ著』を引っ張り出して、ミクロの世界に入り浸った。

元素の性質

  • イオンの基礎知識
  • イオン化エネルギー
  • 電子親和力

<学習中に考えたこと>
イオンという言葉は知っているが、何だかよく分からない、掴みづらい、という先入観があったので、ここはいつも以上に時間をかけて学習する。講座の管理人さんが勧めるノートの作り方を参考にして理解を進めていく。概念を一つ一つ整理していくことで、イオンに対する苦手意識が無くなっていくことを実感した。

電子親和力について作成したノート
イオン化エネルギーと電子親和力を対比して考察したノート

物理

仕事とエネルギー

  • 仕事の概念
  • 運動エネルギー

<学習中に考えたこと>
化学の学習と並行して物理も少しずつ進めているが、力学編が一通り終わったので、仕事とエネルギーの単元に移った。運動エネルギーを数式で導出するために、力学分野で使用した数式に変化を加える、という手段が斬新だと感じた。

同じタイミングで化学の気体の状態方程式を学んでいる最中であったので、数式の両辺の次元を合わせるというアプローチ方法の理解に役立った。数式を作り、変形し、事象に当てはめて検証する、という思考プロセスに慣れ、自分でもできるようにしたい。

民法案内 読解

  • p9〜14

<学習中に考えたこと>
化学と物理の勉強が少し煮詰まってきたな、という時に興味のある法律分野を勉強するようにしている。管理人さんの解説に沿って『民法案内 私法の道しるべ』を1行ずつ咀嚼していく。

リーガルマインドを特許翻訳に応用するというアプローチは本当に刺激的だ。知識を系統立てて整理していくこと、一つの概念を理解するために反対概念、類似概念と対比させることなど、情報処理を高速化させる強力な武器を一つ一つ獲得していくことは自信につながる。

振り返り

化学、物理、民法案内の学習を並行して進めると、共通した思考法や知識による相関関係で理解が深まることが分かりました。レベルアップを急ぎたい、とはやる気持ちもありますが、基礎固めが大事、と自分に言い聞かせ、学習過程を楽しむようにしています。

今週も先週に引き続き、理論化学と物理基礎の学習を進めます。