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高校化学からの質問です。
「次のうち分子結晶に当てはまらないものはどれか?」という問題があり、選択肢の中に「硬いものが多い」と「水溶液には電気を通すものもある」というものがありました。
「硬いものが多い」に関しては、ドライアイスなどは(もろいけど)確かに硬いと思い、当てはまると答えましたが、間違えました。ドライアイスなどは“やわらかい”ものなのでしょうか?
また「水溶液には電気を通すものもある」に関しては、分子結晶が水溶液に溶けるということが何も思いつかなかったので、当てはまらないと答えましたが間違えました。参考書の例には“HClなどは水に溶けると電離するため、電気を通す”とありましたが、HClは二酸化炭素のように分子結晶をつくるのでしょうか?
宜しくお願いします。

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A 回答 (6件)

物質は固体、液体、気体の状態変化を起こします。


分子性物質で固体であれば分子結晶といいます。
HClは分子です。ただ常温では気体ですからかなり冷やさないと固体にはなりません。融点は-114℃です。

水溶液中でイオンに解離する(イオンを生じる)物質を電解質といいます。
電解質を含む水溶液は電気を通します。
電解質にはイオン性の電解質と分子性の電解質とがあります。
酸・塩基は電解質です。分子性の酸はかなりありますので分子性の電解質もかなりあると言っていいでしょう。アンモニアやその仲間のような分子性の塩基もあります。

分子で出来ているものでも氷やドライアイスは柔らかいとは言えませんね。硬いという判断は固体でないとダメですから身近にある物質で分子で出来ているとわかっていて固体であるものがたぶん思い当たらないだろうと思います。よく出てくる分子は気体か液体のものが多いですね。硬いものが「多い」のか「少ない」のかを経験でカバーすることが難しいです。ロウのようなものであれば柔らかいということは分かります。柔らかいものの多くは分子性物質であると言うことは出来るでしょう。でもそういう柔らかいものが多数派か少数派かは化学を全部学習してからでしか分からないことです。あまり適当ではない選択肢です。
ロウは有機物です。分子性の無機物で柔らかいということを一般的に言うのは難しいです。「固体の水素の硬さがどの程度であるか」とか、「固体の酸素の硬さは?」とかを知っている人はほとんどいないでしょう。

沸点・融点が低いものが多い、ということであればもっとイメージがハッキリしています。常温で気体の物質は全て分子であると言っていいでしょう。希ガスは例外です。分子でなくて原子です。
常温で液体のものも多くは分子です。
常温で固体、液体のものでも融点と沸点の間隔(液体の温度範囲)が狭いものが多いです。水は常温で液体ですが液体の温度範囲は100度です。分子性物質としては大きい方です。

水銀のように常温で液体の金属もありますが液体の温度範囲は400度ほどあります。これは金属としては小さい方です。
硬さは金属でもまちまちです。ものすごく硬い金属もあれば爪で傷がつく金属もあります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

>物質は固体、液体、気体の状態変化を起こします。
 分子性物質で固体であれば分子結晶といいます。

大変参考になりました。ありがとうございます。

お礼日時:2009/03/31 00:09

内容は読めませんが, アブストラクトだけなら


Crystal Structure and Phase Transition of Hydrogen Chloride
というタイトルで検索すれば出てくると思います>#3.
それによると
・120K より上では HCl 分子がでたらめな方向を向いた体心立方構造
・それ以下では HCl 間の水素結合が効いて, ジグザグ構造を伴う斜方晶
かな.
いずれにしても, 固体HCl が分子性結晶であることは間違いないと思います.
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

お礼日時:2009/03/31 13:39

『質問の内容だけ』からすると、質問自体に曖昧さがありますし、いわゆる「お約束」に基づいた回答をしろということになります。



しかしながら、問題の主旨として明記してるかどうかは知りませんが、「次のうち分子結晶に当てはまらないものはどれか?」という問題というのは、比較対象として、共有結合結晶とイオン結晶を想定しているのは明白です。
そう考えれば、分子結晶は他のものに比べて『硬い(固いではない)ものは少ない』ということになります。また、イオン結晶と比較すれば、「水溶液が電気を通すものは(割合として)少ない」というのは明白ですね。ただ、「電気を通すものがない」といってしまうのには違和感があります。

まあ、いずれにせよ、「お約束」ですので、深く考えることはないでしょうね。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

>「お約束」ですので、深く考えることはないでしょうね

大変参考になりました。

お礼日時:2009/03/31 00:19

>ドライアイスなどは“やわらかい”ものなのでしょうか?


柔らかい、硬いという基準は「不適当」でしょう。
共有結合で出来ている、ダイアモンド、黄玉(コランダム、サファイア、ルビー…酸化アルミニウムが主成分)、石英(水晶など二酸化珪素)に比して分子結晶は特に「結合力」が小さい、「生成エネルギーが小さい」と言うべきでしょう。
分子結晶を形成する基本は「ファンデルワールス力」です。
水の結晶では水素結合も加わりますが、イオン結晶に及びません。
塩化水素結晶の文献で無料のものは見つかりませんでした。^^;
OKweb系の過去問、↓
http://soudan1.biglobe.ne.jp/qa2578861.html
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

お礼日時:2009/03/31 00:18

「硬い」・「やわらかい」とはひっかきに対する性質です。


ドライアイスをひっかくとかんたんに傷が付くでしょう。
(というか、そもそもドライアイスは単結晶だったかなあ)
ナフタレンだとか氷砂糖だとか、分子結晶の単結晶だとよくわかるはずです。

HClも十分に冷却をすれば分子結晶を作るでしょうし、常温で気体である物質はただそれだけで分子性物質だと考えて良いのです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうござます。
常温で気体のものを低温にして固体にすれば、それらはすべて分子結晶と考えてよいのでしょうか?

お礼日時:2009/03/31 00:06

分子結晶は「やわらかい」です。


硬いのは共有結晶、イオン結晶です。
硬いものが『多い』とあるのに、思いついているのはドライアイスのみですよね?
1つでは「多い」とは断定できないんだと思います。
http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter1/le …

≫HClは二酸化炭素のように分子結晶をつくるのでしょうか?
分子結晶では、原子どうしが共有結合で分子をつくっていますが、分子どうしはファンデルワールス力によって結びついています。
つまり、HClも当てはまることになります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

お礼日時:2009/03/31 00:17

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分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
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ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q塩化水素は分子からなる物質ですか?

塩化水素は分子からなる物質ですか?

Aベストアンサー

こんばんは。

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>>>塩化水素は分子からなる物質ですか?

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あと、結晶を作ることができない、というのがそもそも間違っています。
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ちなみに沸点はマイナス85度くらいです。
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液体を得たければ、エタノールスラッシュバス(エタノール融点マイナス110度くらい)を使えば、塩化水素の液体が得られるでしょう。

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あと、結晶を作ることができない、というのがそもそも間違っています。
低温に下げれば塩化水素も固体化します。融点マイナス114度の固体です。
ちなみに沸点はマイナス85度くらいです。
身近な方法だと、液体窒素を使えば(沸点78ケルビン、マイナス178度)塩化水素の固体が得られます。
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電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

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Q分子式と組成式の違い

えっと…初歩的なことで今更あれなんですが、分子式と組成式の違いがよく分かりません。
お分かりになる方、お教えください。

Aベストアンサー

分子式というのは分子が存在する物質に限って用いられ、その分子に含まれている原子をその数とともに示したものです。
たとえば、水:H2O、アンモニア:NH3といった感じです。


組成式というのは、その物質を構成している原子を最も簡単な整数比で表したものですが、それには2つの可能性があります。
(1)分子が存在する場合でも、種々の理由によって、分子式で表すのが困難な場合には組成式で表します。
たとえば、ダイヤモンドやイオウは高分子ですので、分子式で表そうとすれば構成している原子数を知る必要がありますが、それは個々のダイヤモンド等によって異なっており、正確な原子数を知ることは不可能です。したがって、ダイヤモンド:C、イオウ:Sのように表します。
また、高分子以外でも、種々の理由によって、たとえばベンゼン:C6H6などを、CHという組成式で表すこともあるでしょう。

(2)分子を形成しない物質の場合には、組成式で表します。たとえば、食塩をNaClと表しますが、これはNaClという分子があるのではなく、Na原子(あるいはNa+)とCl原子(あるいはCl-)が1:1で含まれていることを意味します。イオン結合を形成する物質の中には、このように組成式で表されるものが多いと言えるでしょう。

分子式というのは分子が存在する物質に限って用いられ、その分子に含まれている原子をその数とともに示したものです。
たとえば、水:H2O、アンモニア:NH3といった感じです。


組成式というのは、その物質を構成している原子を最も簡単な整数比で表したものですが、それには2つの可能性があります。
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Q重力のした仕事と位置エネルギーの関係

次のケース1について、お伺いします。
基本的な内容なのですが、困惑しております。どうかヒントを下さい。

(ケース1)
地表(高さ0m)にある物体(質量 m)を高さhまでもっていきます。
すると、物体はmghの位置エネルギーをもちます。
ところでこの位置エネルギーは、重力(-mg)のする仕事と関係があるかと思います。
しかし重力のする仕事は、-mghと負の値です。

重力のするこの負の仕事と位置エネルギーをどう結びつけて考えるのかが分かっておりません。

また、物体を高さhに持っていくには、重力に逆らう上向きの力が必要で、重力と大きさが同じで
向きが異なる力F (= mg)という力でhまでもって行ったとします。

Fのした仕事は、mghで正ですが、すると物体は正味でゼロの仕事(Fのした仕事+重力のした仕事 = 0)
を受けたことになり、地表にあったときとエネルギー状態が変わらないことになってしまいます。
しかし実際は、位置エネルギーmghをもっているはずです。


たとえば、
(ケース2)として、最初物体が高さhにあったとし、地表に落ちていき、地表に着く直前の速さを求める、という
場合は、
1/2mv^2 = mgh
と求められますが、右辺は位置エネルギーとも見えますが、重力のした仕事で、
重力のした仕事が運動エネルギーに変わったとなり、とても分かり易く納得がいきます。


ケース1をよく説明する方法を教えて頂きたく、どうか宜しくお願い致します。

次のケース1について、お伺いします。
基本的な内容なのですが、困惑しております。どうかヒントを下さい。

(ケース1)
地表(高さ0m)にある物体(質量 m)を高さhまでもっていきます。
すると、物体はmghの位置エネルギーをもちます。
ところでこの位置エネルギーは、重力(-mg)のする仕事と関係があるかと思います。
しかし重力のする仕事は、-mghと負の値です。

重力のするこの負の仕事と位置エネルギーをどう結びつけて考えるのかが分かっておりません。

また、物体を高さhに持っていくには、重力に逆ら...続きを読む

Aベストアンサー

まず位置エネルギーの前に,その基礎となるエネルギー原理を理解されるとすっきりすると思います。

エネルギー原理
--------------------------------
運動エネルギーの変化=された仕事
--------------------------------
Δ(1/2・mv^2) = W
or
1/2・mv^2 - 1/2・mv0^2 = W

物体を高さhまでもちあげるとき,
手力がした仕事:F×h = mgh
重力がした仕事:-mg×h = -mgh
された仕事の合計:W = 0

エネルギー原理によって,運動エネルギーの変化がゼロ,ということになります。ちゃんとつじつまが合っていますね?

0 = F・h + (-mgh)

そこで(-mgh)を移項して左辺に持ってきます。

0 + mgh = F・h

左辺は力学的エネルギーの変化分を表しています。これを拡張された「エネルギー原理」と呼ぶことにしましょう。

拡張されたエネルギー原理
----------------------------------------------------------------------
力学的エネルギーの変化=保存力(上の例では重力)以外の力によってされた仕事
----------------------------------------------------------------------
右辺がゼロの場合,これは力学的エネルギー保存の法則になります。

つまり,位置エネルギーとは

(1)物体を基準点からその点まで移動したときに,重力からされる仕事の符号を変えたもの
または,
(2)物体をその点から基準点にもどすときに,重力からされる仕事
と定義されるわけです。

したがって,位置エネルギーを考えに入れるならば「重力による仕事」はもはや忘れて下さい。符号が異なるだけで同じものなので,両方を一緒に考えることはできないのです。

まず位置エネルギーの前に,その基礎となるエネルギー原理を理解されるとすっきりすると思います。

エネルギー原理
--------------------------------
運動エネルギーの変化=された仕事
--------------------------------
Δ(1/2・mv^2) = W
or
1/2・mv^2 - 1/2・mv0^2 = W

物体を高さhまでもちあげるとき,
手力がした仕事:F×h = mgh
重力がした仕事:-mg×h = -mgh
された仕事の合計:W = 0

エネルギー原理によって,運動エネルギーの変化がゼロ,ということになります。ちゃんとつじつまが合っていますね?
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