オゾンはCAS番号というのはあるのでしょうか?あれば番号を教えて下さい。
私は化学音痴なのです。

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A 回答 (1件)

回答します。



Ozone [10028-15-6]です。

物性、検索方法等、何か知りたいことがあれば、補足ください。
CAS NO.のみ分かっても何の意味もないと思うのですが、k-ishiさんの必要な情報がなにか分かりませんので回答のみ上げておきます。
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この回答へのお礼

nonomaster様
ご回答ありがとうございました。
更に質問したいことがありましたら、改めて質問を出します。

お礼日時:2002/04/04 11:28

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Aベストアンサー

#1です。レス有り難うございます。
中途半端だなー。その際は構造決定はあきらめなさい。なぜなら構造化学に限った参考書など全く売れないから無いし……、ネット上の「教え魔」のHPやブログをあさる程度。

Q高校化学のオゾンについての質問です

学校の教材に電子式の単元で『オゾンは、環状構造でないから、
配位結合と考えられる』と書いてあったのですが、
なぜそういえるのでしょう?

詳しく教えてくださいm(_ _)m

Aベストアンサー

オゾンの構造は2段階で考えることになります。

1.まず、鎖式構造か、環状構造か
実験では折れ曲がった鎖式構造が確認されているようです。
ウィキではO-Oの長さが0.128nm、∠O-O-O=116.8°の二等辺三角形です。
融点、沸点、結晶構造もわかっているということですからかなり安定な物質であるということになります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%BE%E3%83%B3

2.この二等辺三角形型の物質の電子配置はどうなっているのだろうかというのが次の問題です。
これも二段階になっています。
・最外殻の電子をすべて合わせて考えます。18個あります。
・原子と原子の間にまず一対の電子を置きます。O:O:O
・残りの電子を各原子の周りの電子配置がオクテット則を満たしているように配分します。
 ※多重結合を作っているか、孤立電子対を作っているかになります。
・電子対1つを一本の線で置き換えます。

・このようにして考えた構造が1つではないときはそれらの構造の重ね合わせが実際の構造であると考えます。その場合、重ね合わせのもとになった構造は「極限構造」と呼ばれています。極限構造を重ね合わせて得られる結果の構造と元の極限構造との関係を考えるときには「共鳴」という言葉を使います。

極限構造は O=O-O と O-O=O です。二等辺三角形ではありません。
でも電子配置で考える限りこれしかないのです。(これ以外の表現手段を私たちは持っていないと言ってもいいです。)
実際の構造との対応をつけたいときには2つの構造の重ね合わせを考えることになります。それが「共鳴」です。
単結合と二重結合の中間のような結合になっているだろうということでウィキの図の中で-の上に---を重ねて表しています。これで二等辺三角形が得られます。

OとOの距離(結合長)を調べてみました。

O3   0.128nm・・・・オゾン
O2   0.121nm・・・・酸素
O2^2- 0.146nm・・・・過酸化物イオン[O-O]^2-

確かに長さは間に来ています。でもO2との違いがそれほど大きくはありませんね。
O2が純然たる二重結合ではないということを示唆しているようです。

ここにある手順は無機化学の教科書にルイス構造の書き方の規則として書かれているものです。配位結合という名前は出てきていません。しかし、オクテットを満たすようにO-O-Oに電子を割り振るというところを配位結合ではO=OにOをくっつけると考えているのですから結果として同じものになります。
高校の化学で電子配置を考えるときは極限構造を求めるという段階で打ち切っていると思います。共鳴はまた別の立場です。

ここでの共鳴は原子の配置は変わらずに電子の配置だけが変わっています。
有機では構造異性体の間での移り変わりも共鳴とされていることがあるように思います。
たとえば CH2=CH-OH と CH3CHO の移り変わりです。
でもこれは内容的にははっきりと別物です。CH2=CH-OHとCH3CHOの重ね合わせなんて考えようがありません。2つの物質の中間的なものができるのではありません。2つの物質が混ざって存在しているのです。原子の位置の変更が必要なものと電子の位置の変更だけで済むものとはエネルギーの内容に大きな違いがあります。

3.環状構造のオゾン
正三角形状のオゾン、あってもよさそうですね。
O3はC2H6と電子構造が同じです。
C3H6には鎖式構造と環状構造があります。
プロピレンとシクロプロパンです。
ウィキには「環状オゾン」という項があります。
鎖式オゾンの方が安定な理由の一つが共鳴安定化だろうと思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%92%B0%E7%8A%B6%E3%82%AA%E3%82%BE%E3%83%B3

オゾンの構造は2段階で考えることになります。

1.まず、鎖式構造か、環状構造か
実験では折れ曲がった鎖式構造が確認されているようです。
ウィキではO-Oの長さが0.128nm、∠O-O-O=116.8°の二等辺三角形です。
融点、沸点、結晶構造もわかっているということですからかなり安定な物質であるということになります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%BE%E3%83%B3

2.この二等辺三角形型の物質の電子配置はどうなっているのだろうかというのが次の問題です。
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wikipediaでオゾン層を調べると

>「オゾンは、地上から約20~50kmほどの成層圏に多く存在し、特に地上から20~25kmの高さで最も密度が高くなる。」

理科年表の地学の項に大気の組成の高度分布が載っています。高度100kmほどまでは成分物質の組成比はほぼ一定です。多いほうからN2,O2,Arです。組成比が変わりませんので平均分子量は一定になります。窒素と酸素は分子量が28,32と比較的近いですがArは40ですからかなり違いがあります。オゾンの48に近いです。組成比が一定ということは充分にかき混ぜが起こっているということでしょう(理化学辞典はこの範囲を均質圏と呼んでいます)。それよりも高くなると軽い粒子の割合が多くなります。原子状の酸素や窒素も存在するようになります。オゾンの存在量の変化も記載されています。グラフでは酸素分子の線に平行になっています。酸素分子の存在量との比が一定であるということです。

オゾンの量の多いところは材料である酸素の量と透過してくる紫外線の量との兼ね合いで決まるのではないでしょうか。
オゾンができるためには2つのステップが必要です。
(1)酸素分子が紫外線を吸収して2つの酸素原子に分かれる。
(2)生じた酸素原子が酸素分子と結合する。
(1)はどこでも起こります。
(2)はある程度酸素濃度が高くないと起こりません。100kmを超えると遊離の酸素原子が多くなりオゾンが殆ど存在しなくなっているのは結合する相手の酸素分子が少ないからです。出会いのチャンスが少なすぎるのでしょう。

wikiでは
>「成層圏中では、太陽からの242nm以下の波長の紫外線を吸収して酸素分子が光解離し酸素原子になる。この酸素原子が酸素分子と結びついてオゾンとなる。」

と書かれています。前半は成層圏中でとは限らないのです。高度が下がってくるにしたがって酸素分子の濃度が増えてきますからオゾンの生成量も増えてきます。下に来れば来るほど紫外線が吸収されている度合いも増えてきます。残りが少なくなるのです。成層圏がその兼ね合いのピークになったということのようです。その場所が対流の影響があまり大きくない場所であったということも濃度の維持には効いているでしょう。
でも対流はあるでしょう。成層圏の上での中間圏ではまた温度が下がり始めます。上に行くと温度が上がるというのがはっきりと出てくるのは電離圏になってからです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%BE%E3%83%B3%E5%B1%A4

大気の構造は次のサイトを見てください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E6%B0%97

質量の大きいオゾンが下に降りてこないということには出来たり壊れたりしているということも関係すると思います。分子量48のままでいるのではないのです。別の波長の紫外線を吸収して酸素分子と酸素原子に戻る変化が同時に起こっています。オゾン層がなくなると地上にまで達する紫外線量が増えるといわれているのはこの変化と関係しています。
酸素分子が酸素原子に分かれるときに吸収される紫外線とオゾンが酸素分子と酸素原子に分かれるときに吸収される紫外線は波長に違いがあります。両方の働きで地表に達する有害な(波長の短い)紫外線が殆ど吸収されてしまうのでしょう。

以上、推測を交えて書かせてもらいました。
理科年表にある図(大気中にある種々の物質の量の高度変化)は参考になると思います。

wikipediaでオゾン層を調べると

>「オゾンは、地上から約20~50kmほどの成層圏に多く存在し、特に地上から20~25kmの高さで最も密度が高くなる。」

理科年表の地学の項に大気の組成の高度分布が載っています。高度100kmほどまでは成分物質の組成比はほぼ一定です。多いほうからN2,O2,Arです。組成比が変わりませんので平均分子量は一定になります。窒素と酸素は分子量が28,32と比較的近いですがArは40ですからかなり違いがあります。オゾンの48に近いです。組成比が一定...続きを読む


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