化学の問題です。混合物と純物質の違いが良くわからない

合金は混合物と聞きましたが正しいですか？
例えば、Liイオン電池の電極ではこういった物があります。
LiNiCoAlO2
化学式を見ると金属の合金にも見えるのですが単体であり純物質なのでしょうか？
他にも触媒など見ていると化学式で書いてああるけど無機物が大量に並べてあり混合物じゃないかと思うようなものもよく見かけますがどうなのでしょうか？

真鍮(Cu,Zn)は混合物なのでしょうか？それとも、均一に混ざっていれば、真鍮という純物質になりますか？

アンモニア水はアンモニアと水の混合物だと聞きましたが、水酸化アンモニウムという純物質とは言えないのでしょうか？

食塩水も電離して水と混ざっていれば、食塩水という純物質とは言えないのでしょうか？

No.3 ベストアンサー 回答者： よろしくお願いしマスカット 回答日時： 2024/01/21 08:58

合金は混合物ですか？ー混合物です。

しかし、おっしゃるように完全に均一に混ざりあった時は純物質とみなせます。(諸説あり)
どうやら、真鍮に関してはほぼ均一と見なせるため純物質とする考えもあるようです。勉強不足でした、すみません。

LiNiCoAlO2やLiCoO2は純物質(化合物)です。この差はやはりミクロ的な構造の違いになります。

続いてNaH4OHについて、確かにNaH4OHのみが存在するなら純物質と言えるでしょう。(ただしおっしゃるように実際のアンモニア水溶液には水分子や電離していないアンモニア分子が多く存在するので混合物となります)

NaClに関して、加熱などによりNaとClが均等な結合をしなくなれば混合物と言えるのではないでしょうか。

補足訂正
混合物と純物質は分子の違いと説明しましたが、NaClやNaなどのイオン結合や金属結合は分子では無いため、正しくは結合の違いのようです。

No.2 回答者： よろしくお願いしマスカット 回答日時： 2024/01/20 15:50

純物質か混合物を分けるのは全体で見た時の構成比ではありません。

同一の分子で構成されているか、複数の分子で構成されているかです。

上の例でNaClは常にNa Cl比が一定となると説明しましたが、これはNaCiの純物質がアンモニア水溶液や塩化ナトリウム水溶液などの混合物と違いどんな条件下でも構成比が一定(NaCLの純物質の場合は1:1)になることを示すためです。(この例えが悪くてむしろ混乱させてしまったかもしれませんね)

アンモニア水溶液について考えてみましょう。あなたの言うように、ある条件下で構成比は求められるかも知れません。
しかし、ミクロの視点で見た時、アンモニア水溶液は窒素を中心としたアンモニア分子と酸素を中心とした水分子に完全に分かれているのです。つまりですね、全体で見た時一定に思えても、複数の分子が存在しているんです。(詳しくは分子の構造の範囲で勉強することになると思います)
対照的に、塩化ナトリウムの純物質はミクロな視点で見た時もNaとClが常に1:1で均等に存在しています。(塩化ナトリウム分子のみ唯一存在するためです)

説明が下手で申し訳ないです。

この回答へのお礼

再度回答いただき本当にありがとうございます。

単一分子とはどういうものでしょうか？

例えば、モル比で1:1でアンモニアが水分子と結合している場合、実際には平衡になるようですが、NH4OH(水とアンモニアのモル比が1:1のアンモニア水)は単一の分子とは呼べないのでしょうか？
ただ、結晶ではないとか偏りがあるからダメだと言うなら、NaClは普通は単体だと思います。しかし、加熱してプラズマ状態にすると、Na+とClーの混合物に変化すると言えるのでしょうか？

合金にしても普通に考えるとそれぞれの元素が混ざって入るように見えます。しかし、CuとZnは恐らく金属結合でガッチリとくっついている。これは混合物よりも純物質(新たな化学物質)と考えたほうが適当ではないでしょうか？というのも、CuでもZnでもない全く別の色をしています。物性もどちらとも異なります。新たな純物質ができたようにも感じるのです。

また、最近のやたらと長ったらしい化学物質
例えば　LiNiCoAlO2
https://www.mst.or.jp/Portals/0/case/pdf/c0255.pdf
などそれぞれの原子の数は分析しないと良くわからない？っぽい。そうすると、混合物にも見えます。
しかし、これを画像検索すると結晶構造の画像が出てきます。
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_nickel_cob …
これでは、純物質なのか混合物なのか判断ができないのです。

他にもP型半導体は混合物だと思いますが、仮にですが分子レベルで正確に均一にドープできれば純物質と呼んでもいいのでしょうか？

大昔に卒業はしているのですが、最近サイエンス番組を見たのと、久しぶりに高校の化学のテストを解いた所、この分の理解がよくわからなくなってきています。

お礼日時：2024/01/21 00:28

No.1 回答者： よろしくお願いしマスカット 回答日時： 2024/01/20 10:54

あなたは純物質と混合物の定義をしっかり認識出来ていない可能性があります。

純物質とは同一の分子でのみ構成された物質です。
また、純物質とは一定の比で原子の構成比を表せるのです。
では、黄銅やアンモニア水溶液、塩化ナトリウム水溶液は常に一定の比で原子の構成割合を表せるでしょうか？
違いますよね。混合比により構成比は変わります。つまり混合物という訳です。
逆に塩化ナトリウム(純物質)の単体の場合、Na Clの構成比は常に1:1となります。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。

黄銅について、モノにもよりますが、重量パーセント濃度で構成比を表せば30:70とか構成比を表すことは可能かと思います。
アンモニア水(水酸化アンモニウムとして存在するという意味。水和物との違いがよくわからなくなる。)や食塩水についても飽和状態なら厳格にその比率を表せないでしょうか。

お礼日時：2024/01/20 11:01