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結合次数がわかると結合エネルギーについて何がわかるのでしょうか?

A 回答 (1件)

一般論として結合次数が高くなるほど結合エネルギーが高くなります。


しかしこれは同じ原子の組み合わせの間の話であって、原子が変われば比較できません。
また、結合次数が高いほど化学的に安定というわけではありません。すなわち、結合次数が高い結合は、一般に結合次数が低下するような反応(たとえば付加反応)を起こしやすいからです。
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この回答へのお礼

簡潔でわかりやすい回答ありがとうございました。
検索してもなかなかでてこなかったので助かりました。

お礼日時:2006/05/28 16:01

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Q結合性軌道と反結合性軌道とは?

結合性軌道と反結合性軌道とはどういうものなのでしょうか?
調べてみたのですが少し専門的で理解できませんでした。
初心者にも分かる程度にご教授お願いいたします。

また、「水素の分子軌道において、基底状態では反結合性軌道に電子が含まれない」ということも合わせて教えていただけるとうれしいです。

Aベストアンサー

分子の化学結合理論で、分子軌道法という理論の中で使われます。
文だけで分かりづらいと思うので画像をご覧ください。

まず、簡単に水素原子2つから水素分子1つができる過程を考えます。
それぞれの水素は1s軌道に電子を1つずつ持っています。
この2つの1s軌道は相互作用し、エネルギーの異なる2つの軌道ができます。
このときエネルギーの低い方の軌道は、2つの軌道の電子波の位相(波動関数の符号)を合わせて重なります。
すると重なった部分(2つの原子間)の電子密度が高くなり、この軌道の電子は2つの原子核を引き寄せ結合を生成しますから、「結合性軌道」と呼ばれます。
しかしエネルギーの高い方の軌道では、2つの軌道の電子波は位相を逆向きにして重なるのです。
すると、重なった部分の電子密度は低くなり、2つの原子間とは反対方向の電子密度が高くなります。
結果、この軌道はそれぞれの原子を結合とは逆向きに引き離し、結合を破壊する性質を持つので「反結合性軌道」と呼ばれます。

水素分子H2では、このように2つの1s軌道から結合性軌道・反結合性軌道ができます。
電子は合わせて2つです。パウリの原理に従い、エネルギーの低い軌道から電子を詰めていくと、2つの原子はどちらも結合性軌道に位置します。
反結合性軌道には電子は入っていません。

結合次数は (結合性軌道中の電子 + 反結合性軌道中の電子)/2 で求められます。水素分子の結合次数は1となります。
水素分子の結合は単結合である、ということに一致していますね。

分子軌道法はこのように考えます。

分子の化学結合理論で、分子軌道法という理論の中で使われます。
文だけで分かりづらいと思うので画像をご覧ください。

まず、簡単に水素原子2つから水素分子1つができる過程を考えます。
それぞれの水素は1s軌道に電子を1つずつ持っています。
この2つの1s軌道は相互作用し、エネルギーの異なる2つの軌道ができます。
このときエネルギーの低い方の軌道は、2つの軌道の電子波の位相(波動関数の符号)を合わせて重なります。
すると重なった部分(2つの原子間)の電子密度が高くなり、この軌道の電子は2...続きを読む

Q吸光度の単位

吸光度の単位は何でしょうか!?
一般的には単位はつけていないように思われるのですが。。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

物理的には、No.1さんも書かれているように吸光度も透過度も基本的に同じ単位系の物理量どうしの「比」なので「無単位」です。しかし、無名数では他の物理量、特に透過度と区別が付かないので、透過度は"透過率"として「%」を付けて表し、"吸光度"は「Abs(アブス)」を付けて呼ぶのが業界(分析機器工業会?)のならわしです。

Qエネルギー準位図のかきかた

今大学一年です。
分子軌道法を用いて説明するときの、エネルギー準位図をかくとき、π結合の軌道を一重線のときや二重線のときがありますが、これはどう違うのでしょうか?

初歩的な質問なので教授にも聞けず…どなたかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

>π結合の軌道を一重線のときや二重線のとき
これはベンゼンのときなど「対称性が高い」場合に現れます。
ベンゼンのp軌道からつくられるπ軌道のHOMO、π*のLUMOは同じエネルギーの軌道が二つずつあります。
化学では「縮重」、物理では「縮退」と呼びます。
対称性が高い分子の場合に見られます。
電子のエネルギーレベルだけでなく振動エネルギーの軌道などでも見られます。
原子の軌道でも、px、py、pzなどは縮重しています。
分子の場合ベンゼン以外で良く知られているのは三重項酸素の反結合軌道(LUMO)二つの縮重です。

Q結合次数

等核二原子分子は、結合次数が大きくなると、原子間の距離や解離に必要なエネルギーはどのように変化するのですか?

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一般論としては, 結合次数が大きくなると結合が強くなるので核間距離は小さく (つまり近く) なり解離エネルギーは大きくなる... んだけど, こんなのちょっと考えれば当然だよなぁ. ん~, 何を疑問にしているんだろ....

Qなぜ酢酸ナトリウム?

この前化学の実験で、アニリン塩酸塩と無水酢酸との反応によりアセトアニリドの合成実験を行ったのですが、そのときに酢酸ナトリウムも加えることになっていました。なぜ酢酸ナトリウムも加える必要があるのでしょうか。入れても意味がないようにしか僕には思えません。どうか回答お願いします。

Aベストアンサー

なぜといわれるとかなり難しい話になります。
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反応開始にアニリン塩酸塩ではなくアニリンを使用した場合は酢酸ナトリウムは不要です。

Q無機化学での「遮蔽」の意味いついて

今まで大学四年間で「遮蔽」という言葉を耳にしてきましたが、はっきりとどういう意味か分かっていないことに気づきました。簡単に言うとどういう意味でしょうか?ランタノイド収縮の説明に遮蔽効果が使われますが、理解してから使いたいので質問させていただきました。
調べてもNMRに関連づけてあったり、物理っぽかったので理解できませんでした。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

原子核は正電荷をもっており、その周りに負電荷をもつ電子が存在しています。
そうすると、原子核の正電荷が、周りにある電子の負電荷によってある程度遮られます。
つまり、原子核の正電荷がすべて外に伝わるのではなく、その一部が電子の負電荷によって打ち消されます。これが「遮蔽」の意味です。

たとえば、内側にある電子殻の電子は、原子核のすべての正電荷による引力を受けますが、外側の電子殻にある電子が受ける引力は遮蔽によって弱められています。

種々の原子軌道のうちで、どれが内側にあり、どれが外側にあるかと言うことによって、遮蔽効果の大きさは変わってきます。原子核の電荷と、遮蔽されずに最外殻電子に届く正電荷の大きさが、原子のサイズに影響を及ぼします。
こういった理屈がランタノイド収縮の説明に用いられているはずです。

Q光学活性をもつ光学異性体について

光学活性を持つ光学異性体について説明するときに、どんなふうに説明すればいいですか?(具体例をお願いします)
また、その測定方法を図示する場合はどうすればいいですか?

Aベストアンサー

 質問者本人が、用語の意味をしかっりと理解していないようですね。まずは、ご自身で有機化学の教科書の立体化学の章をじっくりと読むことをお勧めします。この類の用語は有機化学を専攻している学生でも区別出来て無いことが多いので、別に質問者さんを責めているわけではありません。
ここで、全てを説明することは難しいので要点を書きます。

『光学活性』とは、既に回答があるとおりに「光の偏光面を回転させる性質のある物質」です。

『鏡像異性体(エナンチオマー)』とは、「二つの化合物の構造式について、平面に書いた(=3次元立体構造を無視した)構造式は等しいが、立体構造を考えると重なり合わず、丁度鏡に映した物同士の関係(実像と鏡像)になるもの」を指します。例えば右手と左手。L-アミノ酸とD-アミノ酸など。

鏡像異性体を有する分子構造を『キラル(掌性)』と呼びます。一般に炭素原子に異なる四つの置換基が着くとキラルな分子と成り、その四つの異なる置換基がついた炭素原子の事を『不斉炭素』と呼びます。

『光学異性体』とは、『鏡像異性体』の内『光学活性』なものの関係を指します。一般に、「全ての光学活性体には光学異性体の関係を満たす分子が存在し、その光学異性体同士は、光の旋光面が丁度正負の関係で反転しています。例えば、ある化合物が光学活性でその旋光度が+20°なら、その鏡像異性体は-20°の旋光度を持ち、それらは光学異性体の関係にあります。

ここで、ちょっとややこしい書き方をしましたが、それは、次の理由によります。

 全ての『光学活性体』は『キラル』な構造を有し『鏡像異性体』が存在するが、全ての『キラル』な分子が『光学活性体』では無い。
と言う事実と、
『不斉炭素』を持たない『キラル』化合物があり、『不斉炭素』有していても『キラル』でない(=アキラル)、すなわち、光学不活性な分子も存在するからです。

 例えば、L-酒石酸は光学活性でその光学異性体(かつ鏡像異性体)は、D-酒石酸ですが、世の中には光学不活性なメソ酒石酸なる分子も存在します。この三つの分子構造は、平面状に書くと(立体を無視すると)全て同じです。ご自分で調べてみてください。
 また、キラルで光学不活性(鏡像異性体が存在するのに光学不活性)な分子として、5-エチル-5-プロピルウンデカンという分子が存在します。(Wynberg. H, Hulshof. L. A., Tetrahedron, 1974, 30, 1775)


 質問に直接答えていないうえ、長文で申し訳なく思いますが、この質問に答えるには、質問者様が上記説明にでてきた『』でくくった単語の意味を正確に理解することが第一だと思いこのような回答をさせていただきました。
 私の回答も専門家の方が読んだら不適切な部分があると思いますので、その場合適宜訂正を入れてください。

 質問者本人が、用語の意味をしかっりと理解していないようですね。まずは、ご自身で有機化学の教科書の立体化学の章をじっくりと読むことをお勧めします。この類の用語は有機化学を専攻している学生でも区別出来て無いことが多いので、別に質問者さんを責めているわけではありません。
ここで、全てを説明することは難しいので要点を書きます。

『光学活性』とは、既に回答があるとおりに「光の偏光面を回転させる性質のある物質」です。

『鏡像異性体(エナンチオマー)』とは、「二つの化合物の構造式...続きを読む

Qクラウジウス-クラペイロンの式について

以前 QNo.125760 水の温度変化の質問の中でクラウジウス-クラペイロンの式について出ていましたが、いまいち理解できません。この式について、詳しく噛み砕いてお教え願えないでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

クラウジウス-クラペイロンの式は、蒸気圧曲線の傾きを求める公式です。

クラウジウス-クラペイロンの式を使うと、『蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であること』を、簡単に証明することができます。蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であるということは、「温度が高くなれば飽和蒸気圧が高くなり、温度が低くなれば飽和蒸気圧が低くなる」ということです。ですから、これと、「飽和蒸気圧が大気圧と等しくなる温度で液体は沸騰する」ということをあわせて考えると、

「大気圧が低ければ沸点は降下し,高ければ沸点は上昇する」

ということができます。つまり、クラウジウス-クラペイロンの式を使うと、大気圧が変わると沸点が変わることを説明できます。

以下は、クラウジウス-クラペイロンの式に関する説明です。

温度 T のときの蒸気圧曲線の傾き dP/dT は、温度 T のときの気化熱(蒸発熱)L、温度 T のときの飽和蒸気の体積 vg、温度 T のときの液体の体積 vl と、式(1)の関係があります。

dP    L
― = ――――     (1)
dT  T(vg-vl)

この式をクラウジウス-クラペイロンの式といいます。ここで、温度 T は摂氏温度ではなく、絶対温度です。また気化熱には、モル当たりの気化熱、体積 vg と vl にはモル当たりの体積を使います(気化熱に1グラム当たりの気化熱を使ってもいいです。このときは体積 vg と vl には1グラム当たりの体積を使います)。

気化熱 L は正の値、絶対温度 T も正の値、飽和蒸気の体積と液体の体積の差 vg-vlも正の値ですので、式(1)の右辺は正の値になります。よって、dP/dT > 0 となり、蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であることが証明されました。

式(1)は、「熱力学的に厳密な式」と呼ばれる類の、とても正確な式なのですけど、このままでは少し使いづらいので、近似式が使われることが多いです。

近似1:飽和蒸気の体積 vg は液体の体積 vl よりずっと大きいので、vg-vl=vg と近似する。
近似2:蒸気を理想気体だと考えて、vg=RT/Pと近似する。ここで R は気体定数、Pは飽和蒸気圧。

この二つの近似を使うと、式(1)の近似式は式(2)になります。

dP   L P
― = ―――     (2)
dT  R T^2

この式もクラウジウス-クラペイロンの式といいます。式(1)にあった飽和蒸気の体積 vg と液体の体積 vl が式(2)では消えているので、式(2)の方が、式(1)よりも使いやすい形をしています。

もうひとつ近似を入れると、蒸気圧曲線の傾きだけではなく、『蒸気圧曲線そのもの』を求める公式を得ることができます。

近似3:気化熱 L は、温度に依らない。

この近似は、前の二つの近似と比べると、ちょっと荒い近似なのですけど、ともかくこの近似を使うと、蒸気圧曲線を求める公式が得られます。

ln(P/101325Pa)=(L/R) (1/Tb - 1/T)     (3)

この式もクラウジウス-クラペイロンの式といいます。左辺のlnは、自然対数(eを底とする対数)をとることを意味します。またTb は、圧力が1気圧=760mmHg=101325Pa のときの沸点です。

クラウジウス-クラペイロンの式と呼ばれている式がいくつもあって、ちょっと紛らわしいのですけど、まあどれも似たようなものですし、式の違いが重要なときには、たいてい数式が書いてありますから、混乱することは少ないと思います。QNo.125760 に数式が書いていないのは、高校生向けに書かれたものだからでしょう。

クラウジウス-クラペイロンの式は、蒸気圧曲線の傾きを求める公式です。

クラウジウス-クラペイロンの式を使うと、『蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であること』を、簡単に証明することができます。蒸気圧曲線が温度の単調増加関数であるということは、「温度が高くなれば飽和蒸気圧が高くなり、温度が低くなれば飽和蒸気圧が低くなる」ということです。ですから、これと、「飽和蒸気圧が大気圧と等しくなる温度で液体は沸騰する」ということをあわせて考えると、

「大気圧が低ければ沸点は降下し,高けれ...続きを読む

Qイオン結合について

イオン結合についてです。
イオン結合は、イオン間の静電引力によってできる結合と習いました。
その時、「不飽和性」と「無方向性」という言葉が出てきたのですが、いまいちこの二つの言葉の意味がわかりません。

無方向性…共有結合のように結合角度が決まっていない?
不飽和性…いくつでも結合できる?

この認識はなんとなく間違っていると思うのです。
詳しい方、教えてください。

Aベストアンサー

>無方向性…共有結合のように結合角度が決まっていない?
これは合っています。なぜなら単一の陽イオンと陰イオンがある場合は相互にクーロン力が働きますから芳香性があります。
一方互いに複数になるとあるイオンが感じる静電場は全てのクーロン力の「合力」になってしまうので、方向性はないのです。
>不飽和性…いくつでも結合できる?
多分正解。上記の様にクーロン力の和なので、無限個の陽イオン、陰イオンの影響を受ける可能性があり、共有結合のように結合数の上限(配位数の上限)は無い。

なお私は「イオン結合」というものは「誤った言葉」であるという立場。
イオン性結晶、イオン性流体はあり、引力=クーロン力はあるが、特定の「分子」を形成しないから。

Q等温不可逆変化における仕事量

こんにちは。
教科書を読んでいるうちに混乱してきたのでよかったら教えてください。
等温不可逆変化、外圧が一定の条件で仕事量を求める場合、
W=-P⊿Vでよろしいのでしょうか?
それとも、モル数も考慮してW=-nP⊿Vとする必要があるのでしょうか?

等温可逆変化の場合はW=-nRTln(V2/V1)というように、nを掛ける公式が教科書に載っていたのですが、等温不可逆変化の式はW=-P⊿Vというようにnを掛けたものは載っていません。
また、練習問題も1モルのものばかりで、確かめようがなく、とても混乱しています・・・

何かアドバイスお願いします。

Aベストアンサー

一番大事なことは、外から受ける仕事Wは外圧Pexと体積Vを用いて
W=-∫PexdV
となるということです。全てはこの式から導く必要があります。

外圧一定の場合上の式から、W=-∫PexdV=-Pex∫dV=-Pex⊿Vとなります。


理想気体の等温変化では
Pin*V=nRT →Pin=nRT/V
の関係が成り立ちます。
等温可逆変化の場合、Pex=Pinの条件下で変化させますから
W=-∫PexdV=-∫PindV=-∫(nRT/V)dV
これを計算するとW=-nRTln(V2/V1)
となります。

基本は
W=-∫PexdV
であり、PexがVに対してどのような関数で表されるか、という点に注意をしておけばよいでしょう。むやみに公式を覚えるよりも必要最小限の定義をしっかりと理解しそれを応用できるようになるほうが混乱せずすみます。


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