SiO2(結晶)の生成熱は859KJ/mol,O2(気)の結合エネルギーは494KJ/molである。
ケイ素の単体はダイヤモンドに似た結晶として存在し、結晶中の格Si原子は他の4つのSi原子と結合している。このSi結晶を壊し、バラバラのSi原子の状態にするためのエネルギー(格子エネルギー)は368KJ/molである。この場合のSi-Si結合の結合エネルギーは184KJ/molである。
 以上を参考にして、Si結晶におけるSi-O結合の結合エネルギーを求めよ。答えは有効数字3桁求め計算過程も示せって言う問題です。
名古屋市大医学部の99年度の問題だと思うんですが全くわかりません。どうかご教授お願いします。
答えは430KJ/molです

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A 回答 (1件)

この問題は、ヘスの法則(でしたよね?)を使う問題です。



ヘスの法則は総エネルギーの保存則のようなもので、
ある状態から別の状態へ移る時に加えられたり持っていたエネルギーの総和は
変わらないといったようなものです。

この場合は、SiO2の結晶から酸素の原子状態とケイ素原子の状態までを考えれば良いと思います。

SiO2の生成熱は、ケイ素の結晶と酸素分子から生成される時のエネルギーですね。
酸素分子を酸素原子にするには494KJ/molのエネルギーが必要です。
ケイ素の結晶をケイ素の原子にするには、368KJ/molのエネルギーが要りますね。

SiO2 → Si(結晶)+O2 → Si(結晶)+ 2O → Si(原子)+2O

2酸化ケイ素の結晶からケイ素と酸素の原子状態までのエネルギーは
これで分かりますから、SiO2の持つ結合エネルギーが計算できますね。
つまり、上のエネルギーの合計ですね。

ケイ素と酸素の結合は、ケイ素1つに付き4つありますから、
エネルギーの合計を4で割れば良いわけです。

とりあえず簡単に説明しましたが、分からないところがありましたら、
補足してください。
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Q結合エネルギーの計算方法について

結合エネルギーの計算の過程で、
例えばNH₃の結合エネルギーの計算をしようとしたらN-Hが3つあるから~~って言うのを知っていないといけませんよね?

現在自分は高校二年生なのですが学校の化学で詳しく、

     ○
   / | \
  ○ ○ ○
↑みたいのをやっていないのでよくわかりません。
やっぱりあらかじめ知っていないと結合エネルギーの計算は解けないものなのでしょうか?

Aベストアンサー

分子全体での結合エネルギー(の総和)を考えようとしているのでしょうか?
そうだとしたら、質問者さんが考えるように、分子内での結合の様子が完全にわかっていないと、分子の結合エネルギーを調べることはできません。

構造式(貼付図参照)を学習しましたか?分子内における構成原子同士の結合の様子は、構造式を見るとわかります。
構造式には、
◎分子内の、どの原子が、どの原子と結合しているか。
 原子間を結んでいる線(価標と呼ばれています)で、結合し合っている原子を表していま
 す。
◎その結合はどのような結合か。
 価標が1本で表される"単結合"、価標が2本になっている"二重結合"、価標が3本になっ
 ている"三重結合"などの種類も示されています。

上記のような情報が描かれています。
なお、結合し合っている原子がどれとどれかなどの情報は正しく示されていますが、原子同士が互いにどんな方向にあるかは、不正確です(立体を平面で表すなど、無理して描いているところがあるからです)。

結合エネルギーの値は、実験などをから調べられています。
N-H の結合エネルギーは、約386kJ ですが、これは、1モルの N-H 結合 を切ってN,Hが自由になるために必要なエネルギーです。
そのほかにも、H-C 結合では約411kJ、C=O 結合では799kJ になっています。

(面倒なことには、同じ結合でも、どんな分子内での結合かで、数値は若干違っているようです。)

貼付図のアンモニア分子では、N-H (窒素と水素とが単結合している)結合が3カ所見られます。
1モルの アンモニア分子を壊して、構成原子にバラバラにするには
386×3=1158kJ
が必要ということになります。

ホルムアルデヒドを分解するには、
411×2+799=1621kJ
を要することがわかります。

なお、逆に、1モルのC,2モルのH,1モルのOを集めてきて、適切に結合させてホルムアルデヒドを合成できたとすると、その全過程で放出される熱量は、1621kJとなる、と考えることもできます。

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Q水素と酸素の結合エネルギーが110.2 kcal/molっていうのはどうやって調べてるのでしょうか。

化学の試験問題などで、反応式を解く際、「結合エネルギーの表を参考にせよ」といってO-H、C-O、C-Clなどの結合エネルギーが表になっていますが、これらの結合エネルギーはどうやって実験的に調べているのでしょうか。

また、理論的に計算から求めることはできますか。もし、できるなら、どういう計算モデルを使うのか概略をお願いします。

Aベストアンサー

水などの簡単な反応は非常に精密な「断熱」容器、と「比熱」から計算します。

C-Cのダイアモンドなども燃やして測ります。
グラファイトなどの場合いろいろな物質の結合から一番もっともらしい値を計算(やっつけ)で決めます。

C-Clなどは四塩化炭素を酸素と燃やして、生成物を分析したりして決めます。

最近はX線結晶解析が精密になったので、ゆがみのないところから計算で決めるようです。

Q結合エネルギーを利用して生成熱を求める問題です

水素の結合エネルギー:432kJ/mol
酸素の結合エネルギー:495kJ/mol
そして
水の結合エネルギー:459kJ/mol
これらを利用して気体の水の生成熱を求めよという問題です

求め方が公式を使って
Q=(459×2)ー(432+494×1/2)=301です

この時どうして水の結合エネルギーに2をかけているのでしょうか
また酸素の結合エネルギーに1/2をかけているのでしょうか。
ここがわからないです
教えてください

Aベストアンサー

え~と、問題正確に書いてますか?

まず気になること、

>水の結合エネルギー:459kJ/mol」

「(物質名)の結合エネルギー」という表現の場合は、一般に分子における共有結合の結合エネルギーの総和として用いられるようです。問題集の問題でもそのように扱ってましたね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/結合エネルギー

となると、水分子は2つの(O-H)結合を持つので、値がこの2倍であるべき(分母の/molが結合の数でなく水分子の物質量)じゃないかと思うんですよ。この値のままなら水分子における(O-H)の結合エネルギーと書くべきではないかな。

あとね、
>酸素の結合エネルギー:495kJ/mol

なのに

>Q=(459×2)ー(432+494×1/2)=301です

で数字が1だけですが変わってますよ。書き間違いですか?

で、最後に最大の問題。

計算間違ってますよ!やり直してみて。

この解答は誰が書いたの???


他の方も書かれているように、熱化学方程式を立てて解くのが面倒だけれど基本です。どんな場合でも使えます。結合エネルギーの理解にも必要です。

それを簡単に扱う方法として、
反応熱=生成物の結合エネルギーの総和-反応物の結合エネルギーの総和
という式があります。ただし、これを使う時はエネルギー図を書いて確認しながら解く方がいいと思います。

要するに、
熱化学方程式の各辺の物質(但し気体)を全部バラバラな原子にするためのエネルギー=各辺の結合エネルギーの総和
であり、
「両辺とも全部原子単位までばらしてしまえば同じになる」ということです。

水(気体)の生成熱を表す熱化学方程式を書き、各辺の物質を原子までバラバラにするエネルギーを、与えられた結合エネルギーを用いて求めて下さい。その差が反応熱です。発熱になるか吸熱になるかはエネルギー図を書けば明確です。

え~と、問題正確に書いてますか?

まず気になること、

>水の結合エネルギー:459kJ/mol」

「(物質名)の結合エネルギー」という表現の場合は、一般に分子における共有結合の結合エネルギーの総和として用いられるようです。問題集の問題でもそのように扱ってましたね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/結合エネルギー

となると、水分子は2つの(O-H)結合を持つので、値がこの2倍であるべき(分母の/molが結合の数でなく水分子の物質量)じゃないかと思うんですよ。この値のままなら水分子における(O...続きを読む

Q二酸化ケイ素の原子1個当たりの共有結合の数が「3」?

二酸化ケイ素の原子1個当たりの共有結合の数が「3」?
Si-Oの結合エネルギーの方が、C-Cの結合エネルギーよりも大きいことを知りました。(この理由は納得済み)
でも、共有結合の数が二酸化ケイ素(水晶)よりダイヤモンドの方が多いから、
融点はダイヤモンドの方が高いということも知りました。
この部分の説明(『新研究』による)は、
「原子1個当たりの共有結合の平均個数が、二酸化ケイ素は3個であるのに対し、ダイヤモンドは4個だから」
となっていたのですが、
なぜ二酸化ケイ素の1原子あたりの平均共有結合数が3個なのかわかりません。
「共有結合の数がSiは4個、Oは2個だから平均3個」
と書かれていたから、
(4+2)÷2=3
ってことなのかなとは思うんですけど、
SiO2という組成式にも示されているように、SiとOの個数の比は1:2だから、
(4×1+2×2)÷3=8/3(個)
になると思うのですが、私の考え方のどこが間違っているのでしょうか?

Aベストアンサー

私にも3個の論理は理解できません.

ふつうに考えると,4個の結合を持つ原子が1個,2個の結合を持つ原子が2個あるのだから,(4+2×2)/3=2.67個が平均ということになりますね.

こう考えることもできます.というか,1原子の平均結合数を考えるなら,こう考えなくてはいけないと思うのですけどね.
非常に多数の原子から構成されるSiO2結晶を考えます.
例として,非常に多数とはいいにくいですが,Si1000O2000 とかを考えてみましょう.
すると全原子数は3000個です.結合総数はSiの原子数の4倍の4000に,結晶の端でどうなってるんだかわからない数の補正を加えた値になるべきです.原子数が十分に多い結晶なら,この末端補正は無視してもいいでしょう.ということは,4000/3000=1.33です.

この考えを同様にダイヤモンドにあてはめると,C1000とかと考えるとことになります.共有結合数は,端の補正を無視すれば4000...ではありません.2000です.二つのC原子があってひとつの結合ができるので,結合数は2000個しかないのです.すると,総原子数1000ですから,2000/1000 = 2 です.

私にも3個の論理は理解できません.

ふつうに考えると,4個の結合を持つ原子が1個,2個の結合を持つ原子が2個あるのだから,(4+2×2)/3=2.67個が平均ということになりますね.

こう考えることもできます.というか,1原子の平均結合数を考えるなら,こう考えなくてはいけないと思うのですけどね.
非常に多数の原子から構成されるSiO2結晶を考えます.
例として,非常に多数とはいいにくいですが,Si1000O2000 とかを考えてみましょう.
すると全原子数は3000個です.結合総数はSiの原子数の4倍の4000に,結晶の...続きを読む

Q結合エネルギーについて教えてください。

結合エネルギーについて教えてください。

生成熱の値を用いてC-H結合の結合エネルギーを求めるにはどうすればよいのでしょうか?
また、C=H結合の結合エネルギーの求め方も教えてほしいです。

生成熱(kcal/mol)は
H (原子、気体)  -52.1
C (原子、気体) -170.9
CH4 (気体)   17.9
C2H4(気体) -12.5

です
お願いします。

Aベストアンサー

 例えばC-Hの結合エネルギーは、結合を切って原子状態のCとHにするのに必要なエネルギーです。言い換えれば原子状のCとHからC-H結合ができるときに放出されるエネルギーでもあります。
与えられている数値を反応式とともに書くと
0.5H2 → H(原子) -52.1
C     → C(原子) -170.9
C + 2H2 → CH4(気体) +17.9
一式目の4倍と二式目を三式目から引くと
4H(原子) + C(原子) → CH4(気体) +397.2
となり、これがC-Hの結合エネルギーの4倍になります。

 二つ目の質問はC=C結合の間違いでしょうか。こちらも同様に
0.5H2 → H(原子) -52.1
C     → C(原子) -170.9
2C + 2H2 → C2H4 -12.5
一式目の4倍と二式目の2倍を三式目から引くと
4H(原子) + 2C(原子) → C2H4(気体) +537.7
となり、これはC-Hの結合エネルギーの4倍とC=Cの結合エネルギーの和なので、C=Cの
結合エネルギーは537.7-397.2=140.5
となります。 

 例えばC-Hの結合エネルギーは、結合を切って原子状態のCとHにするのに必要なエネルギーです。言い換えれば原子状のCとHからC-H結合ができるときに放出されるエネルギーでもあります。
与えられている数値を反応式とともに書くと
0.5H2 → H(原子) -52.1
C     → C(原子) -170.9
C + 2H2 → CH4(気体) +17.9
一式目の4倍と二式目を三式目から引くと
4H(原子) + C(原子) → CH4(気体) +397.2
となり、これがC-Hの結合エ...続きを読む

Qこんにちは 高校 化学基礎の質問です。 炭酸ナトリウム1molにナトリウム原子が2mol入っているの

こんにちは
高校 化学基礎の質問です。

炭酸ナトリウム1molにナトリウム原子が2mol入っているのは理解できるんですが、
炭酸イオンが1mol入っているのがわかりません。
Na2CO3なのに、何故3molじゃないんでしょうか

よろしくお願いしますm(_ _)m

Aベストアンサー

「CO2」が二酸化炭素
水中では水と反応して、
H2O + CO2 → H2CO3
これが炭酸。そして
「CO3^2-」
と2価の陰イオンになったものが炭酸イオン
これが、1個のイオンです。

Q結合エネルギーの比較

メタンのC(sp3)-Hの結合エネルギーは438kJmol^-1,
エタンではC(sp3)-Hの結合エネルギーが420kJmol^-1となっています。
同じ結合のはずなのに値が違うのはどのように考えればいいのですか。
また、エテンのC(sp2)-Hの結合エネルギーは444kJmol^-1,
エチンのC(sp)-Hの結合エネルギーは552kJmol^-1となっていて、
エタン、エテン、エチンを比べると、値がだんだん大きくなっています。これはどのように考えればいいのですか。

Aベストアンサー

より原子同士が引きつけ合えば大きくなります。電気陰性度はHよりもCが大きく、C-C結合でエネルギーを使っている分、C-H結合が弱くなっていると考えればいいでしょう。
軌道の話になりますが、その軌道のs性が高いほどより強力に引きつけ合います。sp3ではs性は25%、sp2では33%、spでは50%と考えると結合エネルギーの大小とうまく合致します。

Q硫酸18mol/Lを1.5mol/Lへ

硫酸18mol/Lを1.5mol/Lへ希釈したいのですが、どのような式で希釈すればいいのでしょうか?
18mol/1000ml→1.5mol/1000mlなので、超純水で12倍に薄めるだけでいいんでしょうか?

また、リン酸の濃度85%程度を0.3mol/Lにするにはどうすればいいですか?

Aベストアンサー

硫酸1モルを重さではかり、それを希釈して1リットルにするということです。式云々ではありませんし、濃硫酸を体積ではかるのが現実的であるとは思えません。したがって、硫酸の濃度18mol/Lを意識する必要はありません。意識すべきは硫酸の純度と分子量です。分子量は98なので、98%硫酸であればちょうど100gが1モルです。したがって、150gを1リットルに希釈すればよいということです。これは900mLの水を加えるという意味ではありません。適当な量の水を加えて1リットルにするということです。まあ、このあたりは求める精度にもよることです。
ちなみに、100gの濃硫酸に水を加えると大変なことになりますので、単純に混ぜるのはやめておいた方が良いでしょう。少なくともこの手の計算ができない人には危険すぎます。病院行きになりたくなければ経験者の指導の元に行って下さい。

リン酸に関しても同様です。リン酸の式量から0.3モルの質量を計算して、それを0.85で割ることによって必要な85%リン酸の質量を計算し、それはかりとったうえで1リットルに希釈するということです。こちらの方はさほどの危険はないでしょう。

ちなみに、超純水を使うのはほとんど無意味です。それが意味を持つほど硫酸やリン酸の純度は高くありません。

硫酸1モルを重さではかり、それを希釈して1リットルにするということです。式云々ではありませんし、濃硫酸を体積ではかるのが現実的であるとは思えません。したがって、硫酸の濃度18mol/Lを意識する必要はありません。意識すべきは硫酸の純度と分子量です。分子量は98なので、98%硫酸であればちょうど100gが1モルです。したがって、150gを1リットルに希釈すればよいということです。これは900mLの水を加えるという意味ではありません。適当な量の水を加えて1リットルにするということです。...続きを読む

Q結合エネルギーについて

原子の組み合わせが違うと結合エネルギーが違う。
「違う結合なのだから、結合エネルギーが違うのは当然である」は0点。理論的説明をしなさい。
という問題です。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

結合エネルギーは.分子から特定の原子やきを切り離すために必要なエネルギーです。
ということで.混成軌道の位置と軌道の持つエネルギーが.結合によって異なる(実際には.電子の存在のしかたでへんかするのですが)ので.エネルギーが異なる。
NMRあたりで水素シフトが異なるように.赤外の指紋領域が異なるように隣接きの影響も受ける。

金属結合や半導体では.エネルギーバンドがことなりますから.結合エネルギーも変化します。こちらは.格子構造と原子缶距離の違いによる静電引力の関係の場合が多いです。

これらは.結合に関係している軌道の持つエネルギーの違いである。

こんなの書いたらば.運が良ければ0点。運が悪ければ万点ですね。

Q解離エネルギー、結合エネルギー、イオン化エネルギー

解離エネルギー、結合エネルギー、イオン化エネルギーの違いとは何ですか?
また、金属のこれらの値が載っているサイトや本があれば教えてください!
お願いします

Aベストアンサー

結合エネルギーとイオン化エネルギーは全く違います。
結合エネルギーというと、たとえばH3C-CH3という分子(エタン)があったとして、このC-C結合が均等に解裂する場合に必要なエネルギーがC-C単結合の結合エネルギーです。
ようするに、共有結合が均等に切れて(ホモリシス)、二つのラジカルができるときに必要なエネルギーです。

一方、H3C-CH3のイオン化エネルギーというと、この分子から電子を一個飛ばしてエタンのラジカルカチオンを作るときに必要なエネルギーです。
H3C-CH3 -> [H3C-CH3]+ + e^- (ラジカルのドットが打てないorz)

解離エネルギーというともっと広い意味の用語ですね。
たとえば、CH3-IからCH3(メチル)とI(ヨウ素原子)に解離する場合の解離エネルギーといったら、これはC-I単結合の結合エネルギーになります。
また、このように均等解裂する場合ではなく、イオン的に解裂する場合でも、分子の中のある部分の解離エネルギー、と言うことはあるでしょう。

イオン化エネルギーでよければ、Wikipediaでそれぞれの金属を調べても載っていると思います。
結合エネルギーだと・・・?
金属の状態(価数とか、結晶なのか錯体なのかetc)でも変わるでしょうし。ちょっと分かりません。

結合エネルギーとイオン化エネルギーは全く違います。
結合エネルギーというと、たとえばH3C-CH3という分子(エタン)があったとして、このC-C結合が均等に解裂する場合に必要なエネルギーがC-C単結合の結合エネルギーです。
ようするに、共有結合が均等に切れて(ホモリシス)、二つのラジカルができるときに必要なエネルギーです。

一方、H3C-CH3のイオン化エネルギーというと、この分子から電子を一個飛ばしてエタンのラジカルカチオンを作るときに必要なエネルギーです。
H3C-CH3 -> [H3C-CH3]+ + e^- (...続きを読む


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