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また化学の質問です(;_;)
また2つ質問があります(;_;)

1.アンモニウムイオンが正四面体構造をとるのは何故ですか?
2.半導体の電気抵抗って、温度の上昇とともに減少しますよね?
でも、金属の電気抵抗は温度の上昇とともに増加しますよね?
それって、何故なのですか?

どなたか、教えて下さい(;_;)

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A 回答 (2件)

1)簡単に申しますと窒素原子Nの不対電子三つに水素が結合したものがアンモニアで、さらにアンモニアに水素イオン(プロトン)が配位し+1の電荷を持った分子がアンモニウムイオンです。


プロトンが配位したときNの最外殻にある八つの電子が4方向にエネルギー的に等価なため正四面体構造をとります。イメージとしては空間的に四方向からNをひっぱたら正四面体でいることが一番安定と考えておいてよいでしょう。

2)半導体に電気が流れる機構というのは金属のそれとはちょっと違います。だいぶはしょりますがP型といわれる電子がちょっとだけ足りない(たとえば価電子4で満たされた中にひとつだけ価電子3の原子が迷い込んでる状態)材料とN型といわれる電子がちょっとだけ多い(さっきの逆で価電子4のなかに価電子5の原子が迷い込んでる)材料とを接合させます、するとP型とN型の接合面に空乏層というのができそこで電子が足りない部分(正孔)と電子が余ってる部分(電子)が出会って電流が流れます。
この正孔と電子というのは自由電子の”ように”動きます。
物質の動きというものは基本的には熱がある(温度が高い)と活発に動くため先ほどの出会いが頻繁に起こります。
ですからそもそも自由電子が金属中をかなり自由に(半導体と比べてですが)動いて<電気抵抗が温度と逆比例の関係にある>金属とは電子の動き方に大きな違いがあると覚えておいてください。
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この回答へのお礼

お答え頂きありがとうございます!
とても分かりやすい回答をありがとうございました★

お礼日時:2007/05/24 00:39

>1.アンモニウムイオンが正四面体構造をとるのは何故ですか?



 四つのN-H結合は等価であり、互いに反発し合った結果、空間中で最も安定に存在できる構造だから。

>2.半導体の電気抵抗って、温度の上昇とともに減少しますよね?
>でも、金属の電気抵抗は温度の上昇とともに増加しますよね?
>それって、何故なのですか?

 半導体では、温度が上昇するとともに電荷を運ぶ荷電担体(キャリア、電子と正孔[ホール]のこと)の数が増すので、電気抵抗は小さくなる。金属では、温度の上昇とともに原子の振動が激しくなり、電流を担う電子の動きが阻害されるため、電気抵抗が増大する。
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この回答へのお礼

とてもわかりやすいお答えありがとうございます!!
とても参考になりました♪

お礼日時:2007/05/24 00:36

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Qアンモニウムイオン

なんですがこれは極性を持つ分子なんでしょうか?

Aベストアンサー

 おそらく質問者さんは「アンモニウムイオンは電荷を持っているから極性を持つ分子? 対称性があって双極子モーメントが打ち消されるから極性を持たない分子?」という事で疑問に思われたと思います。

 ここで問題となるのは「極性を持つ分子」がどんなものかだと思います。「化学辞典」(東京化学同人)の「極性化合物」の項に『分子内に電気双極子をもつ化合物。極性の結合をもち,その極性が分子の対称性によって打ち消されることのない場合に極性化合物になる。』とあります。

 これから考えれば,「アンモニウムイオン」は #2 さんが御説明になっている様に非極性化合物です。つまり,『極性をもたない分子』となります。

 ただし,これは「アンモニウムイオン(NH4+)」に関しての話で,アンモニウムイオンには必ず対アニオンが存在します。そのアニオンまで含めた場合,例えば「塩化アンモニウム(NH4+・Cl-)」や「水酸化アンモニウム(NH4+・OH-)」の場合は『極性化合物(極性をもつ分子)』となります。お解りでしょうが,念の為。

Qアンモニウムイオンの電子式は?

アンモニアの化学式はNH3なのに、アンモニウムイオンはNH4+と1個増えていますが、どんなふうに水素がもうひとつくっついているのかよく分かりません。教えてください。
構造がわからないので電子式も教えてください。

Aベストアンサー

#1の方が答えていますが。

配位結合で調べてください。

参考URL:http://www.geocities.jp/amy_chemistry/chemistry12.html

Q硝酸イオンのLewis構造式について

硝酸イオン(NO3-)のLewis構造式が、理解できません。
添付した画像の、左側が正解らしいのですが、自分で書いてみると右側のようになります。
なぜ、左側のようになるのでしょうか?また、私の書いた右側の構造式ではなぜダメなのでしょうか?書く際には、窒素Nについては手が5本、酸素Oについては手が6本になるように書いたつもりです。

Aベストアンサー

#3です。
ルイス構造を調べてみました。

仰るように価標を使っている表現であるようです。
私は電子式がルイス構造だと思っていました。

電子式という言葉は辞典には出てきませんね。
「電子式」はルイス構造を考える途中の表現であるということです。
でもルイスは電子式までしか提案していないようです。

「電子対の共有で結合が生じる」という、現在「共有結合」という名前で呼ばれているものを最初に提案したのがルイスです。「不活性元素の電子配置と同じになる」という「オクテット則」を提案したのもルイス(1916年)です。共有された電子対を結合線で表して分かりやすくしたのはラングミュア(1919年)だそうです。共有結合の理論的な裏付けはハイトラー・ロンドン(1923年)によってなされています。

「価標と電子の両方を書く表現」が「ルイス構造」だとされているのは後からそういう形でまとめたものだということになります。見やすくしたということです。
シュライバーの「無機化学」を見ると
「電子を使った表現を完成させたのち、確定した共有電子対を結合線に書き換える」
という手順が示されています。(第2版p66、第4版p50)
結合線の数というのは結果として決まるものです。共有されている電子対の数です。
いくつの電子対が共有されるのかはオクテットを満たすようにして決めます。

>「窒素Nについては手が5本、酸素Oについては手が6本になるように書いたつもりです」のところは、オクテット則を満たすように各原子の周りに電子があり、かつ原子価が、Nなら5、Oなら6となるように書いたと言いたかったのです。

手順の最初に「ルイス構造の中に組み入れる電子の数は、結合に関与する原子の価電子をすべて加えあわせたものである」と書かれています。
Nの価電子の数は5、Oの価電子の数は6ですがこれを「結合の手の数」とは言わないようです。結合の手の数と言えば原子価の意味で使われているのが普通です。 Oの原子価は2です。6ではありません。あなたの書かれたルイス構造式(右側の図)ではNから結合線が5本出ています。Nの周りには電子が10個あることになります。オクテット則を満たしていません。「手の数が5本」と考えているのが間違いの原因になっています。

>Hを外す方法でやってみるとできました。これは、他の構造式にでも使えるのでしょうか?例えば、炭酸イオン(CO3^2-)を考えるのであれば、炭酸(H2CO3)を書いて、二つのHを外すという方法でしょうか?

そうです。
中性の分子で構造を書くことができればオクテットは満たされています。
そこから電子対を残してHだけを外してもオクテットはやはり満たされています。
分子の構造を書くのには馴染んでいますからHを外す方が簡単なのです。
(オクテット則を満たさないような分子もありますが、一応除外しておきます。)

イオンで考える場合、電荷をどこに所属させるかで混乱します。
電荷は特定の原子ではなくてイオン全体が担っているとします。
考えるべき価電子の数が変化したものでオクテットを満たすように構造を書きます。
いくつかの可能性が考えられる場合には別の判断が入ってきます。
(形式電荷の値が大きくならない表現の方が安定である、等)
OH^-であればOで6個、Hで1個、イオンの価数から1個、合計8個です。
これで考えます。電荷は[  ]^- とします。(シュライバーの本では全体に電荷が存在するというのは別の記号で表しています。)これでH-O-Hから電子対を残してHだけを外したものと同じになるはずです。

各原子に電荷を割り振るという表現も出てきます。
シュライバーの本では「形式電荷と酸化数」という別の章で扱っています。
そこの最初に「化学種の電荷はその化学種全体が担っているものであるが、場合によっては各原子に形式電荷を割り付けるのが便利な場合がある」と書かれています。
[NO3]^-の場合、Nに+、2つのOにそれぞれ-が割り振られています。質問文にある左の図はこの形式電荷を表している図です。でも単にルイス構造と言えば「全体に電荷が存在する」というところまででいいと思います。「形式電荷も合わせて書く」というのもルイス構造でしょうが別の目的で発展させたものだという理解です。

「形式電荷」は共有されている電子対の電子が平等に両方の原子に所属するとした時の電荷です。
まず全体に電荷が存在するとして電子式を書きます。1対の電子を共有している原子Oには7つの電子が所属します。元々酸素の価電子は6つでしたから1つ-が多いです。形式電荷は-です。電子式から2つのOは同等だということが分かりますからどちらも-になります。Nの周りの電子は8個です。電子対が4つありますから4個の電子が所属します。Nの価電子は5つのはずでしたから1つ電子が少なくなっています。Nに形式電荷の+が乗ると考えられます。
ただ「形式電荷」という名前が示すように形式的なものです。電子対の電子が対等に共有されているのは同じ原子の間で共有されている電子対の場合だけでしょう。
反対側の極端な「形式電荷」もあり得ます。「共有されている電子対を丸ごと電気陰性度の大きい方に所属させてしまう」とする考え方です。「酸化数はそのように考えた時の形式電荷の値だ」という説明が載っています。
Oの酸化数は-2、Nの酸化数は+5になります。

分子の形を定性的に推測するのに最も有効であるとされているものに原子価殻電子対反発モデル(VSEPRモデル)があります。これはルイスの考え方を余り手を加えずに延長したものに基づいています。
そういうことからもルイス構造式を書くというのは意義のあることでしょう。

※NO3^-=[NO3]^-であればN1つから価電子が5つ、O1つから価電子が6つ、イオンの価数から電子が1つ、これで電子は合計が24個になります。この24個の電子をオクテットを満たすように4つの原子に割り振ります。この可能性は1つではありません。
分子から考えると可能性が絞られているところからスタートできます。

#3です。
ルイス構造を調べてみました。

仰るように価標を使っている表現であるようです。
私は電子式がルイス構造だと思っていました。

電子式という言葉は辞典には出てきませんね。
「電子式」はルイス構造を考える途中の表現であるということです。
でもルイスは電子式までしか提案していないようです。

「電子対の共有で結合が生じる」という、現在「共有結合」という名前で呼ばれているものを最初に提案したのがルイスです。「不活性元素の電子配置と同じになる」という「オクテット則」を提案したのも...続きを読む

Qアンモニウムイオンがなぜ正電荷なのか??

アンモニウムイオンについて質問です.

アンモニウムイオンとは,NH3 の非共有電子対に,H+ がひとつ結合して,つまり,自身の周りに e- をひとつも持っていない H+ が電子 2 つを受け取け取る配位結合によって,NH4+ となるものですよね?

でも,この反応で N 原子の周りの電子の数は変化していませんし,H 原子も最外殻を N が持っていた電子で埋めることができ,電気的に中性になるように思えてなりません.もともと H 原子がプラスであったにせよ,NH4 になってしまえば,N 原子も H 原子も,きれいに最外殻を埋めています.

例えば O2- も,2個が結合し最外殻を埋め合い,電気的に中性な O2 となりますし,H+ の場合もプラスが2つ結合したからといって,H2+ とはなりません.

そう考えると,ますます NH4 が正電荷となることが不思議に思えてきます.

おそらくどこか間違っているのでしょうが,よく分からなくなってしまいました...

Aベストアンサー

>例えば O2- も,2個が結合し最外殻を埋め合い,電気的に中性な O2 となりますし,H+ の場合もプラスが2つ結合したからといって,H2+ とはなりません.

これはおかしいですね。
「O^(2-)が2つ合わさって電気的に中性なO2となる」
O^(2-)という判断が違っています。
材料となっているのは最外殻に6つ電子を持つ中性の酸素原子です。
中性の酸素原子Oが2つ合わさって中性の酸素分子O2を作ります。このとき4つの電子を共有することでどちらの酸素原子もNeと同じ電子構造を実現します。

H+が2つでH2が出来るというところも同じようにおかしいです。
材料となるのは中性の水素原子Hです。

O2-,H+が材料になっているというのはどこかで誤解があったのだと思います。どういう考えからそれが出てきたのかがわかるといいのですが。

電気量の保存というのは自然の中での大きな原則です。
2-の電気量が2つで中性のものが出来るということはありえません。
もしかしたら

QNH3とNH4

NH3とNH4の区別がはっきりしないんです><

違いは何なんですか?;

Aベストアンサー

アンモニウム(NH3)が、水に溶けたとき、水中で安定な形、つまりイオンになっています。
そのときの組成がNH4+というアンモニウムイオンです。
イオンでない、安定なNH4という化合物はありません。

Q2つの分子の双極子モーメントの違い

アンモニア(NH3)とフッ化窒素(NF3)は両方ともピラミッド構造ですが、双極子モーメントは4.87*10^30 ,  0.77*10^-30と大きな違いがあるのはどうしてですか?
誰か詳しく知っている方がいたら教えてください。
たぶん水素とフッ素の電気親和力の違いが関係しているように思うのですが。

Aベストアンサー

 #1 さんがお書きの様に,考えないといけないのは「電気陰性度」の大きさと電気双極子の向きです。

 まず,「化学辞典」(東京化学同人)によると,アンモニア(NH3)とフッ化窒素(NF3)の双極子モーメントは 1.48Dと 0.235Dです(D:デバイ,1D=3.33564×10^(-30) C・m)。そして,N,H,Fの電気陰性度は 3.0, 2.1, 4.0 です。

 まず,アンモニア(:NH3,:は孤立電子対)を考えます。電気陰性度の差から,NーH間の電子はN側に片寄っています。片寄りの程度は両者の電気陰性度の差の 0.9 と考えます。この結合が3つありますので,ベクトル的に足し合わせます。

 さらに,窒素上の孤立電子対を考慮しますが。孤立電子対の電気陰性度はありませんが,電気双極子モーメントがN核から孤立電子対側に向かうのは間違いないですから,先のNーH間の電気双極子モーメントの和と同じ向きです。

 結果,分子全体では窒素核から孤立電子対の方向に向いた大きな双極子モーメントが存在する事になります。

 一方,フッ化窒素(:NF3)ですが,この場合はNーF間の電子はNからFに向かう電気双極子を生じます。つまり,NーF結合3本が生じる電気双極子の向きはN核と孤立電子対間の電気双極子の向きと反対になります。そのため,分子全体としては両者が打ち消しあい,フッ化窒素の双極子モーメントは小さくなります。

 いかがでしょうか。

P.S.
「電気親和力」とありますが,「電子親和力」の間違いです。御注意下さい。

 #1 さんがお書きの様に,考えないといけないのは「電気陰性度」の大きさと電気双極子の向きです。

 まず,「化学辞典」(東京化学同人)によると,アンモニア(NH3)とフッ化窒素(NF3)の双極子モーメントは 1.48Dと 0.235Dです(D:デバイ,1D=3.33564×10^(-30) C・m)。そして,N,H,Fの電気陰性度は 3.0, 2.1, 4.0 です。

 まず,アンモニア(:NH3,:は孤立電子対)を考えます。電気陰性度の差から,NーH間の電子はN側に片寄っています。片寄りの程度は両者の電気陰性度の差の 0.9 と考...続きを読む

Q中和熱の求め方

私は高校生で塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和の実験をしました。それで分からない問題があるんです(;_;)
(1)中和されたHclの物質量は何molか?
 1.00(mol/l)の塩酸を10.0ml用いりました。
(2)塩酸1molが水酸化ナトリウムと中和反応したときの中和熱は??

最高温度に達したときの塩酸+水酸化ナトリウム水溶液の質量は20.0グラム、水酸化ナトリウム水溶液を加える前と最高温度に達したときの温度差は6.1℃、この中和実験で発生した発熱量は509.96Jとなりました。
ここからどうやって上記の二つを求めればよいのでしょうか??

Aベストアンサー

> (1)中和されたHclの物質量は何molか?

 「mol/L」の意味はお分かりですか?

 「1リットル中に入っている mol 数」を示しています。今使った塩酸は 1.00 (mol/L) ですから,1L中に 1.00 mol 入っています。

 では,用いた塩酸 10.0 ml 中には何 mol?

> (2)塩酸1molが水酸化ナトリウムと中和反応したときの中和熱は??

 (1) で求めた mol 数の塩酸が中和されて,お書きの「509.6 J」の発熱になったわけです。

 では,塩酸 1 mol なら何 J?

QpHジャンプについて教えてください

「pHジャンプ」ってそもそもどのような現象を指すのですか?
急激にpHが上がることなのか、滴定したときにグラフに生じるブレのことなのか...
そしてpHジャンプはなぜ起こるのかを教えてください。

Aベストアンサー

pHジャンプは中和点付近で急にpHが大きく変化することをいいます。なぜ起こるかというと、例として強酸(HCl 0.1mol/L 10mL)を強塩基(NaOH 0.1mol/L)で中和することを考えてください。

中和滴定では、1滴ずつ落としながら指示薬の変化を見て判断しますよね。今、1滴が0.1mLだとしましょう。最初HClだけであれば[H+]=0.1=1.0×10(-1)mol/Lつまり、pH=1となります。そこに、NaOHが3滴入ると少しだけ中和して
[H+]=(H+の物質量-OH-の物質量)÷体積で求まるので、
[H+]=(0.1×10/1000-0.1×0.3/1000)÷10.3/1000=0.094mo/LとなりpHは1.03となります。H+の物質量に比べてOH-の物質量は3/100ですし、体積もほとんど増えないため[H+]は入れる前の0.1mol/Lと大して変わりません。

しかし、中和点ギリギリまでOH-を加えていくとpHは徐々に上がり始め、今ここまでにおよそ9.8mLのNaOHを加え終わり、pHは3まであがったとします。つまり、[H+]=0.001mol/Lまで減っています。ここに同じように3滴たらすと
[H+]=(0.001×19.8/1000-0.1×0.3/1000)÷21.1/1000=-0.00048mol/Lとなり、pHは10.7となります。少なくてもH+よりOH-の方が多くなるので、pHは7以上になりますよね。たった、3滴=0.3mLでです。このため、横軸を10mL単位や5mL単位でとると0.3mLでpHは3から11に跳ね上がるように見えるのです。

pHジャンプは中和点付近で急にpHが大きく変化することをいいます。なぜ起こるかというと、例として強酸(HCl 0.1mol/L 10mL)を強塩基(NaOH 0.1mol/L)で中和することを考えてください。

中和滴定では、1滴ずつ落としながら指示薬の変化を見て判断しますよね。今、1滴が0.1mLだとしましょう。最初HClだけであれば[H+]=0.1=1.0×10(-1)mol/Lつまり、pH=1となります。そこに、NaOHが3滴入ると少しだけ中和して
[H+]=(H+の物質量-OH-の物質量)÷体積で求まるので、
[H+]=(0.1×10/1000-0.1×0.3/1000)÷10....続きを読む

Qイオン一個に含まれる電子の数

問い)イオン一個に含まれる電子の数は、それぞれ何個か
 (1)NH4+ (答)10個
 (2)OH-  (答)10個
 (3)NO3- (答)32個
 (4)CO32- (答)32個
 (5)SO42- (答)50個
という問題なんですが、どうやって解けばよいのでしょうか。
教えてください。

Aベストアンサー

(1)だけ回答します。あとは考え方は同じです。
NH4+
窒素は原子番号7なので中性状態で7個の電子をもちます。
(これがわからなければ説明しょうがありません。)
水素は1なので中性状態で1個の電子です。

中性のNH4は7+4x1=11個の電子を含みます。

NH4+:+1価ということは1個電子が取れているということなので、
11個ー1個=10個が回答。

Q酸化作用とは?

大学受験範囲です

問題を解いているときに「酸化作用」という用語が出てたのですが知りませんでした。
検索してみたのですが、定義等みつけられませんでした。



(1)「酸化作用」の定義を教えてください

(2)「酸化作用が強い」や「酸化作用が弱い」などという記述もあったのですがその意味を教えてください

(3)↑その強弱がなにに由来するか教えてください

(3)「酸化作用の強さ」と
「酸化剤としての強さ」「還元剤としての強さ」はどういう関係になっているのでしょう?

Aベストアンサー

酸化作用とは、文字通り
 相手の物質を「酸化させる」作用
のことです。つまり、"酸化させる"とはどのようなことを意味するのだったかを再確認すれば良いのです。

(1)「相手に酸素Oを無理矢理でも与えること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手に酸素を与える作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、酸化銅CuOを炭素と共に熱してやると、CuOがOを炭素Cに与えて、自身は銅の単体になり、相手(炭素)はCO2となりますから、「CuOはCに対して酸化作用を及ぼした」、と言えます。
(2)「相手から水素Hを奪い取ること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手から水素を奪う作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、エタノールC2H5OH の適当な温度の蒸気にして酸化銅CuOに触れさせると、エタノールは一部の水素原子を失ってアセトアルデヒドになりCuOは、CuとH2Oとに変化します。このときは、「CuOはエタノールに対して酸化作用を及ぼした」、と言えます。
(3)「相手物質から電子を奪い取ること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手物質から電子を奪う作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、CuOは、CuはCu++,OはO--のイオンとして結合し合っているとみることができます。CuOに高温の水素H2を触れさせると、Cu++はH2から電子を奪って、自身はCu単体になり、HはH+となり、O--と結合してH2Oなります。
このとき、「CuOの銅Cuは、H2に対して酸化作用を及ぼした」と言えます。

"酸化"には、上記のように、多様な見方(説明)があります。(1),(2)は、酸素や水素が関与している反応の場合に限定的ですが、(3)は、そのような限定から解放されている、より"本質的"な定義と言えます。もちろん、(3)の見方をするなら、酸素を与えること,水素を奪うことも含めて、統一的に説明できます。

ですから、何も限定していない状況下なら、「相手物質から電子を奪い取る作用」を"酸化作用"と呼ぶのが良いでしょう。



酸化作用の強弱。これも文字通り、酸化作用が強いか弱いかのことです。
たとえば、過マンガン酸カリウム KMnO4 は、多くの物質に対して酸化作用を及ぼすことができる、かなり酸化作用の強い酸化剤です。
一方、過酸化水素 H2O2 は、相手によっては酸化作用を及ぼすことができるのですが、過マンガン酸カリウムと反応するときには、むしろ酸化される側になります。
つまり、KMnO4はH2O2より酸化作用が強い、と言えるわけです。
酸化作用の強さは、相手物質が何かによって、変わるということは知っておきましょう。

酸化作用の強弱が生じる理由。 或る物質が、他の物質と電子の遣り取りをする反応をする際に、電子を奪う側になるか失う側になるかは、物質の性質によります。電子を奪う側になりやすい物質は、酸化作用の強い物質といえますし、相手によっては電子を奪うこともあるが、別の物質相手だとその作用を発揮できないなら、酸化作用はそれなりの強さということになるでしょう。

酸化作用を示す物質を、酸化剤と言います。或る物質Aが、他の或る物質Bに対して酸化作用を示すなら、AはBに対して酸化剤として働いた、と言います。もちろん、酸化作用が強い物質は、強い酸化剤です。
酸化作用をしている物質に対して、還元剤という呼称は使いません。還元作用(酸化作用の逆です)をする物質を還元剤と言い、その作用が強ければ強い還元剤ということになります。 ただし、先に書きましたように、H2O2のように、相手物質が何であるかによって、酸化作用を示す場合と還元作用を示す場合があるように、酸化剤・還元剤という呼称も、相手物質を指定して初めて意味が有る言葉となります。

酸化作用とは、文字通り
 相手の物質を「酸化させる」作用
のことです。つまり、"酸化させる"とはどのようなことを意味するのだったかを再確認すれば良いのです。

(1)「相手に酸素Oを無理矢理でも与えること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手に酸素を与える作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、酸化銅CuOを炭素と共に熱してやると、CuOがOを炭素Cに与えて、自身は銅の単体になり、相手(炭素)はCO2となりますから、「CuOはCに対して酸化作用を及ぼした」、と言えま...続きを読む


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