パッセージ
パッセージ全体を読んでください。[A] のような角括弧の文字は、文insertion問題の4つの位置を示します。
Same Atom, Two Extremes
¶1 Carbon is a single element, yet it can appear in two strikingly different forms. Diamond, one of the hardest materials known, and graphite, soft enough to leave a mark on paper, are both made of nothing but carbon atoms. Chemists call these two forms allotropes: different structural arrangements of the same element that end up with very different properties. What separates diamond from the graphite inside a pencil is not the atoms themselves, but how those atoms connect to each other.
¶2 In diamond, each carbon atom bonds tightly to four neighboring atoms, and those bonds stretch out in every direction to form a rigid three-dimensional network. Because every atom is locked into this framework with no weak points, diamond ranks 10 on the Mohs hardness scale, the highest score a mineral can earn. That extreme hardness makes diamond useful for far more than jewelry. Industrial drills and saws are often tipped with diamond, since almost nothing else can cut through rock or metal without wearing down first. The same rigid structure also bends light in a particular way, which is part of why a well-cut diamond sparkles.
¶3 Graphite forms a very different kind of network. [A] Each carbon atom bonds to only three neighbors instead of four, and the atoms arrange themselves into flat sheets shaped like a honeycomb. [B] Between one sheet and the next, however, the bonds are weak, and the sheets can slide across each other with very little resistance. [C] This is exactly why pencils use graphite instead of diamond: as a pencil moves across paper, thin layers slip off and stick to the page. [D] The loosely held electrons between the layers can also move freely, which lets graphite conduct electricity in a way that diamond, with every electron locked into a rigid bond, cannot.
¶4 Diamond and graphite also form under very different conditions underground. Diamond crystallizes only deep within Earth's mantle, at depths of roughly 150 kilometers. There, pressure and temperature are extreme enough to force carbon atoms into that tightly bonded network. Graphite, in contrast, can form much closer to the surface, under far milder conditions. Scientists have used this knowledge to recreate diamond's high-pressure environment in laboratories, growing synthetic diamonds that are chemically identical to natural ones. The lesson extends beyond carbon: how atoms are arranged can matter just as much as which atoms are present in the first place.
- Mohs hardness scale: a 1-to-10 scale used to compare how easily minerals can be scratched, with 10 being the hardest
- mantle: the very hot layer of rock between Earth's crust and its core
設問
11問 — TOEFL Readingの全問題タイプを、実際の試験順で収録。
正解を見る
正解を見る
正解を見る
正解を見る
正解を見る
Highlighted: "The loosely held electrons between the layers can also move freely, which lets graphite conduct electricity in a way that diamond, with every electron locked into a rigid bond, cannot."
正解を見る
正解を見る
正解を見る
正解を見る
This weak connection between layers is also the reason graphite feels slippery to the touch.
Where would the sentence best fit?
正解を見る
Diamond Graphite
正解を見る
日本語訳 & 解答
パッセージの日本語訳と、設問ごとの正解・解説です。自分で解いた後の復習用に使ってください。
同じ原子、2つの極端
炭素は単一の元素でありながら、際立って異なる2つの形を取ることができる。知られている中で最も硬い物質の1つであるダイヤモンドと、紙に跡を残せるほど柔らかい黒鉛は、どちらも炭素原子だけでできている。化学者たちはこの2つの形を「同素体」と呼ぶ。同素体とは、同じ元素の異なる構造的配列でありながら、まったく異なる性質を持つに至るもののことである。ダイヤモンドと鉛筆の中の黒鉛を分けるのは、原子そのものではなく、その原子同士がどのようにつながっているかである。
ダイヤモンドでは、それぞれの炭素原子が隣接する4つの原子と強く結合し、その結合があらゆる方向に伸びて、硬い三次元の網目構造を形成する。すべての原子がこの構造の中に弱点なく固定されているため、ダイヤモンドはモース硬度で10、鉱物が得られる最高点を獲得している。この極端な硬さのおかげで、ダイヤモンドは宝飾品以上に幅広く役立っている。工業用のドリルやのこぎりには、ダイヤモンドが先端に取り付けられていることが多い。岩や金属を切る際にすり減らずにいられる物質は、ほかにほとんどないからである。この同じ硬い構造は光を特定の方法で曲げる働きもあり、それが上手にカットされたダイヤモンドがきらめく理由の一部でもある。
黒鉛はこれとはまったく異なる種類の網目構造を形成する。[A] それぞれの炭素原子は4つではなく3つの隣接原子とだけ結合し、原子はハチの巣のような形をした平らなシートに並ぶ。[B] しかし、あるシートと隣のシートの間の結合は弱く、シートはほとんど抵抗なく互いに滑り動くことができる。[C] これこそまさに、鉛筆がダイヤモンドではなく黒鉛を使う理由である。鉛筆が紙の上を動くと、薄い層が剥がれて紙に付着するのである。[D] 層と層の間にゆるく保持された電子もまた自由に動くことができ、これによって黒鉛は電気を伝えることができる。それに対しダイヤモンドは、すべての電子が硬い結合の中に固定されているため、電気を伝えることができない。
ダイヤモンドと黒鉛はまた、地下でまったく異なる条件のもとで形成される。ダイヤモンドは、地下およそ150キロメートルという地球のマントル深くでのみ結晶化する。そこでは圧力と温度が極めて高く、炭素原子をあの強く結合した網目構造へと押し込むほどである。それに対し黒鉛は、はるかに穏やかな条件のもと、地表にずっと近い場所で形成されることがある。科学者たちはこの知識を利用して、実験室でダイヤモンドの高圧環境を再現し、天然のものと化学的に同一な人工ダイヤモンドを作り出している。この教訓は炭素にとどまらない。どの原子が存在するかと同じくらい、原子がどのように配列されているかが重要になりうるのである。
正解を見る
Vocabulary — シート同士が互いに滑り動くという文脈から、resistanceは「摩擦」という意味である。
正解を見る
Reference — theseは直前で述べられた「ダイヤモンドと黒鉛」という2つの形を指す。
正解を見る
Essential Term — 1段落の「同じ元素の異なる構造的配列でありながら、異なる性質を持つに至るもの」という説明がそのまま定義に当たる。
正解を見る
Factual — 「ダイヤモンドは岩や金属を切る際にすり減らずにいられる」という文をそのまま反映している。
正解を見る
Negative Fact — 4つの隣接原子との結合は黒鉛ではなくダイヤモンドの特徴であり、Bとは矛盾する。
正解を見る
Sentence Simplification — 黒鉛が電気を伝えられる理由とダイヤモンドが伝えられない理由の因果関係を正しく保っているのはAだけである。
正解を見る
Inference — 同じ炭素原子でも配列によって異なる同素体になるため、極端な圧力・温度下ではダイヤモンドの構造になりうると推測できる。
正解を見る
Rhetorical Purpose — ダイヤモンドの硬さが宝飾品以外にも役立っている実際の例として、工業用ドリルの話を挙げている。
正解を見る
Paragraph Relation — 3段落は、2段落のダイヤモンドの配列とは正反対の黒鉛の配列を説明し、正反対の性質を導いている。
正解を見る
Insert Text — 「層の間の弱いつながり」は、その弱い結合について説明した文の直後(C)で述べるのが自然である。
正解を見る
Schematic Table — A・B・Cはダイヤモンド、D・Eは黒鉛の特徴である。F・Gは本文に記載がない。