大学の物理化学の問題なのですが、
1.紫外線、赤外線及びマイクロ波吸収スペクトルは、分子の並進、回転、振動、電子
のどのエネルギー遷移に伴って観測されるか?

2.CO2分子の並進運動、回転運動と振動モードの数はそれぞれいくつか。

3.水素分子の基準振動の波数は重水素分子に比べて何倍になるか(結合の強さは同じとする)

4.ベンゼンアニオンラジカルのESRスペクトルは何本に分裂するか。

以上なのですが、物理が苦手なためよくわかりません。
どなたかわかる方いらしたら宜しくお願い致します。

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A 回答 (1件)

4は申し訳ございませんが、分かり次第回答します。



1 紫外線は電子、赤外線は振動、マイクロ波は回転

2 並進3(x,y,z方向それぞれ独立に移動可能)
  回転2(x軸上に分子があるとしたら、xy平面とxz平面で回転可能)
  振動4(対称伸縮、逆対称伸縮、偏角振動が2種類)

3 sqrt(2) 倍 (sqrt(2)はルート2)
   ν = (1/2πc) sqrt(k/μ)
    νは波数、cは光速、kは結合の強さ、μは換算質量
   換算質量は水素分子は1/2、重水素分子は1
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基本なので自分で考えてほしい。
H₂ は、 1s¹ 元素なので、σ結合に二個入ってヘリウム型
O₂ は、2s² 2p³ 元素なので、sp²混成起動によるσ結合とp軌道によるπ結合、余った2つのsp²は孤立電子対
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一応理科系の専門職の者ですが、化学がとっても苦手なので助けて下さい。今、あるデータブックで分子の生成熱ΔH(kcal/mol)の実験値を調べていたのですが、
Hydrogen H2 0(ゼロ)kcal/mol
Oxygen O2  0(ゼロ)kcal/mol
となっていて ???? えええ??と思っています。
確か化学の教科書では水素分子の場合は結合することでエネルギー的に得をするので、その分の熱を発生して水素分子になり、それが生成エンタルピーだと習った覚えがあります。確か 100kcal/mol位安定になるのだったと思うのですが、それと生成熱は全然違うものだったでしょうか?

私の理解では生成熱とは、
原子A + 原子A = 分子A2 - 生成熱ΔH
で、生成熱ΔH 負の場合は放熱、正の場合は吸熱だと思っていて、分子になることで安定になるような水素分子は生成熱ΔHも負の結構大きな値だと思ってしまいます。

ちなみにデータ集には千種ほどのデータの羅列があるのですが、その他の分子の生成熱は例えば
Methane CH4 -17.89kcal/mol
Benzene C6H6 19.81kcal/mol
Carbone dioxide CO2 -94.05kcal/mol
Water H2O -57.80kcal/mol
となっていて大体納得がいきます。

データブックがおかしいのかとも思ったのですが、こんな基本的な分子に関しての記載ミスでは絶対にない気がするのです。

私は何か根本的なことを勘違いしているのでしょうか・・・。もし勘違いをしているのでしたら御教え下さい。よろしくお願いいたします。

一応理科系の専門職の者ですが、化学がとっても苦手なので助けて下さい。今、あるデータブックで分子の生成熱ΔH(kcal/mol)の実験値を調べていたのですが、
Hydrogen H2 0(ゼロ)kcal/mol
Oxygen O2  0(ゼロ)kcal/mol
となっていて ???? えええ??と思っています。
確か化学の教科書では水素分子の場合は結合することでエネルギー的に得をするので、その分の熱を発生して水素分子になり、それが生成エンタルピーだと習った覚えがあります。確か 100kcal/mol位安定になるのだったと思うので...続きを読む

Aベストアンサー

 既に回答が出ており疑問は解決しているようですが,「化学辞典」(東京化学同人)を素に補足致します。

 minochan さんがお書きの様に,「生成熱」とは『ある物質1モルが,ある温度で,その成分元素の単体からつくられるときの反応熱』です。


>「標準生成エンタルピー」と「生成熱」は化学の学問的に
> 全く同じ物と認識していいのですか?

 違います。「生成エンタルピー」は『定圧条件下での生成熱』のことです。定圧でない場合,反応による生成熱の一部が体積膨張などの仕事に使われるため,「生成エンタルピー」と「生成熱」は異なってきます。

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> 炭素は単体で安定な分子は形成されませんが、その場合
> 原子の状態(原子が何個あろうとも)を生成熱0と考えても
> 良いのでしょうか?

 「生成熱」でいう所の「単体」は,1 atm, 25 ℃で安定なものが選ばれています。例えば,炭素ではグラファイト,硫黄では斜方硫黄,リンでは黄リンです。

 ですので,1 atm, 25 ℃の「グラファイト」であれば,生成熱は0です。ですので,同じ 1 atm, 25 ℃の炭素でも「ダイヤモンド」の場合や 1 atm, 25 ℃以外の「グラファイト」であれば,生成熱は0ではありません。

 既に回答が出ており疑問は解決しているようですが,「化学辞典」(東京化学同人)を素に補足致します。

 minochan さんがお書きの様に,「生成熱」とは『ある物質1モルが,ある温度で,その成分元素の単体からつくられるときの反応熱』です。


>「標準生成エンタルピー」と「生成熱」は化学の学問的に
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物理化学がご専門の#1様のお答えでは少し分かりづらいかも知れないので、半分素人の有機化学屋が説明します。
まず吸収スペクトルに限定しましょう。発光スペクトルでも原理的には変わりません。
吸収スペクトル(UV-VIS)では通常「電子基底状態」から「電子励起状態」への遷移が起こり、それが吸収スペクトルとして観測されます。
今「電子基底状態」の「振動・回転基底状態」から全ての励起が起こるとしても「電子励起状態」の「遷移先」の状態は「振動・回転基底状態」とは限りません。
「電子励起状態」には多数の振動励起状態や回転励起状態があり、それぞれの組み合わせにより「電子基底・振動・回転基底」状態からの「遷移確率」が変わります。
そのため、吸収は多くの種類の「電子励起・振動・回転励起」状態への遷移の集まりになります。
塩化水素の気相における赤外線スペクトルの微細構造が非常に分かり易いので、引用しておきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E5%A4%96%E5%88%86%E5%85%89%E6%B3%95

物理化学がご専門の#1様のお答えでは少し分かりづらいかも知れないので、半分素人の有機化学屋が説明します。
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Q【分子】「大きい分子は目でも見れる」 肉眼で見れる「大きい分子」って何があるか教えてください。

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Aベストアンサー

検索してみたら「巨大分子」っていうのがあるようです。
https://kotobank.jp/word/%E5%B7%A8%E5%A4%A7%E5%88%86%E5%AD%90-53418
びっくりですね!


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