イオン性で同じ結晶型であるNaF,NaCl,MgOの融点はそれぞれ988度,801度,2800度である。この違いをイオン半径、イオンの電荷などをもとにして説明せよ。その説明から同じ結晶型であるCaOの融点を予想せよ。(説明の論理があっていれば良い)また結晶系は異なるがZro2,Al2O3,などはMgOと同様非常に融点が高く、耐熱レンガなどに用いられている。その理由は上記の説明とあうか述べよ。

この問題がさっぱりわかりません
どなたか解けるかたといてください お願いします

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A 回答 (3件)

とりあえず考え方だけでも


融点と言うのは原子の熱運動が激しくなってその結晶格子を維持できなくなる事ですね。
ここではイオン性結合のみを考えればよさそうなので結晶中の各構成イオン間のクーロン力のみの大小関係を比較すれば・・・
クーロン力の式はご存知でしょうな?
サービスでもう一つ
イオン半径が小さいと言うことは、距離が近いから・・・
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> この違いをイオン半径、イオンの電荷などをもとにして説明せよ。

 既に回答がありますように,イオン半径やイオンの電荷とイオン間の結合の強さの関係は,点電荷間のク-ロン力の式で推定できますね。

 理化学辞典によると,「点電荷間の真空中のクーロン力は F = q・q'/4π(ε^2)・(r^2) と表わされ,電荷の単位はクーロン (1C = 1A・s) で与えられる.」とあります。

 おわかりですね。

 
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こちらでもアドバイスおば



キーワードは
電気陰性度、イオン化エネルギー、クーロン引力、クーロンポテンシャル

電気陰性度、イオン化エネルギーとは?その強さが違うとどうなる?
物質A、B間のクーロン引力の距離依存性は?

大まかに言うと、結合エネルギーが大きいと融点は高いです。
結合エネルギーが高い状態とは何かを考えると良いでしょう。

以上
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Q融点降下・・・ (・・?)ナゼ?

こちらの過去質問もいくつか見たんですが解らなかったので教えて下さい。

 結晶が推定化合物かどうかを確かめる際に混融試験をやりますよね。その際,標品と同じ化合物なら融点は変わらないけど,異なる化合物だったら融点が降下(融点降下)しますよね。

 質問は,「この融点降下がなぜ起こるのか?」です。結晶の融点より標品の融点が高ければ,混融試験で融点が上がってもいいように思うんですが。なぜ降下?

Aベストアンサー

混融試験で2種類の異なる物質の結晶の接触面の分子に注目します。
両結晶が融けきった溶液の状態では周りに十分な異分子があり固体との
境界温度は十分な凝固点降下になってます。まだ、混融前の結晶では
その分子の周囲には同じ結晶内の分子と接触している異分子があります。
したがって、その分子が周囲の分子から受ける相互作用で、液体・固体の
境界温度は十分な凝固点降下の効果に比べ約半分と考えられます。
  ( 固体・液体関係なく周囲の分子配置だけに着目すると、異分子との
  相互作用が片側半分と考えて、です。)
ただ、これは観念的なミクロな状態での話でごく一部が融けた時点で、
十分混合し、凝固点降下の効果は大きくなり液体状態を保つ温度に余裕が
でき、融解熱を奪いながら周囲を融かすため、温度が下がり、むしろ、
マクロな状態で観測される温度はほぼ十分な凝固点降下に近い状態です。

もし、統計力学を理解していれば、個々の分子のエネルギー分布を使って
説明することによりミクロな状態からマクロに観測される温度の説明が
スマートになりますが、無理でしょう。

これで理解できなければ、授業料を払ってもらって教えている先生に尋ねて
下さい。数千字程度では理解できないでしょうから。

混融試験で2種類の異なる物質の結晶の接触面の分子に注目します。
両結晶が融けきった溶液の状態では周りに十分な異分子があり固体との
境界温度は十分な凝固点降下になってます。まだ、混融前の結晶では
その分子の周囲には同じ結晶内の分子と接触している異分子があります。
したがって、その分子が周囲の分子から受ける相互作用で、液体・固体の
境界温度は十分な凝固点降下の効果に比べ約半分と考えられます。
  ( 固体・液体関係なく周囲の分子配置だけに着目すると、異分子との
  相互作用が片側...続きを読む

QNaF・NaCl・NaBr・MgO・CaO・SrO

NaF・NaCl・NaBr・MgO・CaO・SrO
の中で、最も融点が高いもの最も融点が低いものはどれですか?
そう考える判断根拠は?

どれもNaCl型構造だと思いますので、
結合エネルギーの大小比較

クーロンエネルギー

イオン価数とイオン半径
と考えればよいのかなと思っていますが、正しいでしょうか?

Aベストアンサー

「正しいです」と言ってしまえば味気ないので...

基本的にはクーロン力の総和が問題でしょう。
同じ結晶格子ならば、1対の陽イオンと陰イオン間のクーロン力を
比べればいいです。

(1)イオン価数 価数の積に比例する
(2)イオン半径 イオン半径に反比例する

従って、1価で大きなNaBrの融点が低く(755℃)、
2価で小さなMgOの融点が高い(2852℃)です。

Qポリマーの融点について

ポリマーハンドブックや高分子データ・ブックなどでポリマーのガラス転移温度や融点を調べているとき、けっこう融点が記載されていないポリマーがあることに気づきました。(ガラス転移温度はほとんど全部記載されてました。)なんで融点が存在しないのでしょうか?また、文献によってガラス転移温度や融点の値がまちまちな理由もよくわかりません。

Aベストアンサー

1.ポリマーは次の2つに分類されます
・結晶性高分子(一般的な固体状態で結晶部分と非晶部分が混ざったもの)
  例:ポリエチレン、ポリアミド
・非晶性高分子(一般的な固体状態でほぼ非晶部分のみで形成されるもの)
  例:ポリカーボネート

2.Tg、Tmの定義
・Tg(ガラス点移転)…非晶部分の分子鎖が自由に動ける温度
・Tm(融点)…結晶部分の分子鎖が自由に動ける温度

上記1.2.より結晶性高分子にはTg、Tmが存在し、非晶性高分子はTgしか存在しません。

≪値がまちまちな理由≫
主な理由は分子量によってTg、Tmが異なるからです。
分子量大きい、つまり分子鎖一本の長さが長いとTg、Tmは高くなります。
(分子鎖が長いと、からみあって、なかなか自由に動けないイメージ)
結晶部分と非晶部分の占める割合や形態によっても変わります。

Q【化学基礎】 イオン結晶の性質で、 融点が高いものが多い・水に溶けやすいものが多い とあるんですが、

【化学基礎】
イオン結晶の性質で、 融点が高いものが多い・水に溶けやすいものが多い とあるんですが、融点が高いのに水に溶けやすいのですか?

教えて下さい!!

Aベストアンサー

>融点が高いのに水に溶けやすいのですか?
という疑問が生まれると言うことは、融点が高ければ水に溶けにくいのではないか、と思っているのですね。
しかし、融点の高さと水への溶けやすさはほとんど関係がありません。

Q金属の融点について

金属の融点について、
アルカリ金属などの金属は融点が低いのに、
他の金属は融点が高いのはなぜですか?
また、金属結合のイメージ的に、そんなに融点が高いのが分かりません。
共有結合のシリカとかよりも高いのがあるのが、よくわかりません・・
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

まず、金属の融点はざっくり言えば結合を構成する電子の数で決まります。

アルカリ金属は完全に閉殻したアルカリ金属イオンを原子1個あたり1個の電子で
繋いでいるような形になっています。これに対して、その隣のアルカリ土類金属では
原子1個あたり2個の電子が繋いでいます。そのため、アルカリ土類金属はアルカリ金属より
融点が高くなっています。また、金属原子の半径が大きくなると最外殻の電子軌道の
電子密度が下がり、結合が弱くなるために融点が下がる傾向があります。(例外有り)

融点が高い金属は遷移金属元素に多く見られますが、これは遷移金属のd軌道の
電子が多いために結合が強くなりやすいという理由が挙げられます。もうひとつの理由として、
このd軌道というのは電子が密集した部分とまばらな部分があり、隣接する原子の
電子が密集した部分同士で結合を作ることによって、結合の電子密度が上がります。
これによって遷移金属の中でも、特に6族元素の周辺は高い融点を示します。
d軌道の電子が増えて閉殻に近づく(11族周辺)と、今度はd軌道内で電子対を作れるように
なるので金属結合に使われる電子が減少し、融点が低くなってくる傾向にあります。

13~15族の典型金属元素も同様に、p軌道の電子が増えて閉殻に近づくために
結合に使われる電子の数が減って融点が下がる傾向があります。

ただし、例外が2つあります。
ガリウム(融点30 ℃)と水銀(融点-38 ℃)です。

ガリウムの固体は複数の結晶構造が入り混じった構造をしており、
原子間の距離(=結合距離)が短いものと長いものが混ざっています。
長い結合は切れやすいため、低い融点を示す原因になっています。

水銀や原子番号が1小さい金は、相対論効果という現象によって特殊な性質を示します。
原子中の電子は、エネルギーが低い(=内側にある)軌道から満たされていきますが、
原子番号が大きくなるにしたがって原子核の電荷が大きくなるために
原子核周辺の存在確率が特に大きいs軌道の電子は軌道が収縮し、
電子が光速と比較できるくらいの速さで運動するようになります。
光速に近い速さで運動する物体の質量は相対論によって増大するため、
電子の質量は増大します。質量の増大によって、本来電荷のみによって収縮する以上に
軌道が収縮し、s軌道の電子は原子の内側に隠れてしまうことになります。

さて、水銀の電子配置は [Xe] 4f14 5d10 6s2 ですが、このうち最も外側にあるはずの
6s軌道の電子が内側に隠れてしまうため、水銀の最も外側にある電子軌道は
4f軌道と5d軌道になります。そしてこの軌道は両方とも閉殻しているために、
自由電子を出すことができず、原子間の引力が極めて弱い(希ガスに近い)ために
水銀は常温で液体、しかも沸点も異常に低いという非常に珍しい性質を示します。

余談ですが、水銀よりも原子番号が1小さい金は、希ガスに似た性質である水銀から
電子を1個剥ぎ取った電子構造をしています。そのため、ハロゲンに似た性質を示します。
金が酸化されにくい(=電子を剥ぎ取られにくい)という性質はこれに由来しています。
さらに電子を放出しやすい金属であるセシウムを金と1:1で混ぜて融解すると
合金ではなく、金化セシウムというイオン性の化合物を生じます。

まず、金属の融点はざっくり言えば結合を構成する電子の数で決まります。

アルカリ金属は完全に閉殻したアルカリ金属イオンを原子1個あたり1個の電子で
繋いでいるような形になっています。これに対して、その隣のアルカリ土類金属では
原子1個あたり2個の電子が繋いでいます。そのため、アルカリ土類金属はアルカリ金属より
融点が高くなっています。また、金属原子の半径が大きくなると最外殻の電子軌道の
電子密度が下がり、結合が弱くなるために融点が下がる傾向があります。(例外有り)

融点が高い...続きを読む

Q分子結晶とイオン結晶の区別について

高校化学です。

固体状態において以下の物質についてイオン結晶・分子結晶の分類をお願いします。
もし、高校生にわかる解説があるようでしたら、よろしくお願いいたします。

塩化水素
硫化水素
フッ化水素

価電子の数が8に近いものと0に近いものの結合がイオン結合で、それによってできる結晶がイオン結晶だと習ったのですが、上記の物質についても固体にした場合はイオン結晶でよいのでしょうか。たとえば、塩化カリウムや硫化マグネシウムなどは常温で固体なので、イメージがしやすいのですが、上記の物質についてはどのように考えればよいのでしょうか。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

何々化水素という名前の化合物の結晶は、すべて分子結晶です。イオン結晶ではありません。

> 価電子の数が8に近いものと0に近いものの結合がイオン結合で、それによってできる結晶がイオン結晶

水素の価電子数は1で0に近いです。ですけど水素原子のもつ全電子数も1で0に近いです。そのため、価電子数が1の他の元素は電子を1個失って1価の陽イオンになりやすいという性質を持つのですけど、水素だけは例外になります。というのは水素原子が電子を1個失って陽イオンになると、全ての電子を失うことになるので、水素の原子核が剥き出しになるからです。電子殻に包まれていない剥き出しの原子核、というものは非常に不安定なので、(高校化学の範囲内では)固体中に水素の陽イオンH+を含むものは、ありません。

水溶液中で水素イオンH+と呼ばれているものは、剥き出しの原子核ではなく、じつはH3O+(あるいはH3O+にH2Oが配位したもの)である、ということを高校化学で習うと思います。それと同じ理屈です。

> 塩化カリウムや硫化マグネシウムなどは常温で固体なので、イメージがしやすい

高校化学の範囲内では、常温常圧で気体の化合物は、常圧下で冷却して結晶にすると、どれも分子結晶になると考えていいです。

高校化学の範囲内では、常温常圧で液体の化合物は、常圧下で冷却して結晶にすると、たいていの場合、分子結晶になると考えていいはずです。こちらはちょっと自信がないので、学校や塾などで先生に確認してください。なお常温常圧で液体の単体には、常圧下で冷却して結晶にすると金属結晶になるものがあるので、注意してください。

何々化水素という名前の化合物の結晶は、すべて分子結晶です。イオン結晶ではありません。

> 価電子の数が8に近いものと0に近いものの結合がイオン結合で、それによってできる結晶がイオン結晶

水素の価電子数は1で0に近いです。ですけど水素原子のもつ全電子数も1で0に近いです。そのため、価電子数が1の他の元素は電子を1個失って1価の陽イオンになりやすいという性質を持つのですけど、水素だけは例外になります。というのは水素原子が電子を1個失って陽イオンになると、全ての電子を失うことになる...続きを読む

Q融点についての質問です。

融点が46.5度の物質名と融点が61.5度の物質名を教えて下さい。

後、融点が一番高い物質名と融点が一番低い物質名も出来たら教えて下さい

お願いします。

Aベストアンサー

トランス脂肪酸(エライジン酸)が融点46.5度
パラフィンが60度前後です
油脂のあたりで探してみたらいかがでしょう?
頓珍漢な回答ですか?

一番低い物質といっても常温で気体でもいいのですか?
それは絶対零度のあれではないかと思うのですが・・・
単体の融点・沸点:原子番号が増加するにつれて、沸点・融点も高くなるそうですよ・・・
すごいヒントですね・・

Qイオン化傾向はK,Ca,NaなのかK,Na,Caですか?

イオン化傾向は高校の化学で習いますが、高校時代はK,Ca,Na,Mg・・・と教わります。ところが大学の無機の先生からは本当はK,Na,Ca,Mg・・なんだよと分厚いデーター集を見せられて、ほらココに書いてあると教わりました。

その時に街の書店で、各社の参考書を読みあさったところ、どの参考書も全てK,Ca,Na,Mg・・・でした。

最近、このサイトで参考にしていたホームページもK,Ca,Na,Mg・・・でしたし、娘が使用した高校の教科書でも同じでした。

昔、先生から、理化学辞典も参考にしなさいとアドバイスを受けていたので、もう一度理化学辞典を調べたところ、私が持っている第3版では、確かに先生がおっしゃったようにK,Na,Ca,Mg・・と記載されていました。

ちなみに化学大辞典を調べたのですが、こちらは高校の教科書通りの順番でした。

化学大辞典と理化学辞典との記述は明らかに異なります。

私自身は、恩師の教えを今も信じています。
よって、私から見れば、高校の教科書、化学大辞典、その他ホームページの記載も間違いだということになってしまいます。

私が正しければ、イオン化傾向などの基本的な記述が何10年も(今もって)間違って教えられ続けていることになりますし、化学大辞典が正しければ、私が先生にだまされて何10年も間違った思いこみをしてきたということになります。

みなさんはどちらが正解だと思われますか?

イオン化傾向は高校の化学で習いますが、高校時代はK,Ca,Na,Mg・・・と教わります。ところが大学の無機の先生からは本当はK,Na,Ca,Mg・・なんだよと分厚いデーター集を見せられて、ほらココに書いてあると教わりました。

その時に街の書店で、各社の参考書を読みあさったところ、どの参考書も全てK,Ca,Na,Mg・・・でした。

最近、このサイトで参考にしていたホームページもK,Ca,Na,Mg・・・でしたし、娘が使用した高校の教科書でも同じでした。

昔、先生から、...続きを読む

Aベストアンサー

 おもしろそうな質問ですので,チョット失礼いたします。

> 化学大辞典と理化学辞典との記述は明らかに異なります。

 「理化学辞典 第3版」を御覧になったようですが,手元の「理化学辞典 第5版 CD-ROM 版」(岩波)では,『Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr(III), Fe(II), Cd, Co(II), Ni, Sn(II), Pb, Fe(III), (H), Cu(II), Hg(I), Ag, Pd, Pt, Au』とあり,他のものと同じく「K,Ca,Na,Mg,・・・」になっています。

 おそらく,#5 の 38endoh さんがお書きの様に『標準電極電位の測定値が時代を追って変化し』,何処かの時点で逆転したのだと思います。

 この辺りの事は「IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)」のサイト(↓)に情報があるかと思いますが,残念ながら私には見付けられませんでした。「Site Index」の「Reports」辺りにあるんじゃないかと思いますが・・・。見付けられたら教えて下さい。

 そう言えば,むか~し(?)「かそかな,まあ当てにすなひどすぎる借金」って習った時に,「なんで,そ=ソーダ=Na じゃないんだ?」って疑問に思いましたね。

参考URL:http://iupac.chemsoc.org/dhtml_home.html

 おもしろそうな質問ですので,チョット失礼いたします。

> 化学大辞典と理化学辞典との記述は明らかに異なります。

 「理化学辞典 第3版」を御覧になったようですが,手元の「理化学辞典 第5版 CD-ROM 版」(岩波)では,『Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr(III), Fe(II), Cd, Co(II), Ni, Sn(II), Pb, Fe(III), (H), Cu(II), Hg(I), Ag, Pd, Pt, Au』とあり,他のものと同じく「K,Ca,Na,Mg,・・・」になっています。

 おそらく,#5 の 38endoh さんがお書きの様に『標準電極電位の測...続きを読む

Q不純物の融点

ある物質の粗結晶の融点はその物質の純結晶の融点と異なるものなのでしょうか? もし異なるのでしたらその理由も詳しく知りたいのですがよろしくお願いします。

また異ならないこともあるのでしょうか?
たとえば粗結晶に2種類の物質が含まれていてそれぞれの融点が100℃と800℃でしたら、この物質の粗結晶も純結晶も融点は100℃を示すよおもうのですが、どうなのでしょうか?

Aベストアンサー

純物質に不純物を混ぜると融点が低下します。これが凝固点降下です。その例は食塩水が0℃以下でも安定に存在することです。
さて、粗結晶ですが、含まれている不純物の含まれ方によって、話は大きくことなります。もし、不純物が目的とする結晶に取り込まれて、結晶としての純度が下がっている場合には、不純物の融点が高くても融点の降下が起こります(塩の融点は数百度ですが、それでも水の融点の低下をもたらしますよね)。
一方、不純物が結晶に取り込まれずに、独立に粗結晶のなかに分散して含まれている場合には、測定された有限は変化しません。これは、水に水に溶けない物質(たとえば石英の粉末)を入れた場合を考えて下さい。これを凍らせば、水と石英の粉の混ざった氷をつくることができますが、氷の融点は変化しません。

Q高校化学の問題で、C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるのがCだけなのはなぜ?

高校化学の問題で、C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるものを選ぶ問題で答えがCとありました。なぜでしょう?なぜほかの原子は共有結合をしないのでしょうか
丸暗記するしかないのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるものを選ぶ
 ではなくて、
C,Ne,Mg,Clの単体で、共有結合性結晶をつくるもの
 じゃないかと、化合物には共有結合のものもあるし、気相では分子、すなわち共有結合をするものもある。
 Cl₂は共有結合の分子を作り、それが分子結合性の結晶を作る。

化学は、九九のように丸暗記しなければならないものも確かにあるが、どういう化学結合をするかは理解しておかないと。
1) 周期表の三周期までと、アルカリ金属、アルカリ土類、ハロゲン、希ガス程度は覚えていた方が良い。周期表の形と共に
 □                 □
 □□          □□□□□□□
 □□          □□□□□□□
 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□
2) 金属元素と非金属元素
 電子を失い陽イオンになりやすい金属元素と、電子を受け取り陰イオンになる非金属元素はイオン結合性結晶
3) 金属元素どおし
 失った電子の自由電子の雲の中に陽イオンの金属で構成される金属結合性結晶
4) 非金属元素どおし
 電子を受け取りやすい物どおしなので共有結合で分子を作る。
5) 分子どおし
 分子間力で分子結合性の結晶 氷とか・・
6) 電子の数によっては、巨大分子を作ることができる
 Cは外殻電子が4個--共有結合ができる腕が4個なので、正四面体の電子軌道で立体をつくれる。ダイヤモンド
7) 分子であって、金属や非金属的な形質をもつものはイオン結合ができる。
 NH₄⁺ と CO₃²⁻ とか

質問を正確に読み取る国語力があれば、あとはわかるはず。

>C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるものを選ぶ
 ではなくて、
C,Ne,Mg,Clの単体で、共有結合性結晶をつくるもの
 じゃないかと、化合物には共有結合のものもあるし、気相では分子、すなわち共有結合をするものもある。
 Cl₂は共有結合の分子を作り、それが分子結合性の結晶を作る。

化学は、九九のように丸暗記しなければならないものも確かにあるが、どういう化学結合をするかは理解しておかないと。
1) 周期表の三周期までと、アルカリ金属、アルカリ土類、ハロゲン、希ガス程度は覚えていた方が良い...続きを読む


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