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γアルミナ・シリカなどは固体酸として知られていますが,表面官能基(OH,H?)が酸性,塩基性を持つのはどのような機構からなっているのでしょうか?Al,Siなどの電気陰性度とかで決まるものなのでしょうか?いろいろ探しているのですがこれといった答えが見つかりません.ご存知の方はご教授お願いいたします.

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A 回答 (2件)

とても良い質問ですね。


酸と塩基の定義は,ブレンステッド酸・塩基の定義にて,
酸:プロトン (H+) 供与体    
塩基:プロトン受容体
であるとします。
一方,セラミックスなどの固体は,結晶構造の違い
により,同じ酸化物組成でもカチオンの配列が変化することにより,擬似的な固体表面の電気陰性度が変わります。
したがって,結晶構造との相関を詳しく述べる必要があるのですが,これは,まさに現在,固体酸を用いた触媒などの開発としての先端研究分野であり,体系的な情報を得ることは困難です。
・・・答えとしては,電気陰性度は本質的なものですが,結晶構造に依存する・・・です。

この回答への補足

わかりやすい回答ありがとうございます.元素だけでなく結晶構造に依存するのですね.しかし,体系的な情報を得ることが困難となるとアモルファス構造のSiO2とかではほとんど情報はなさそうですね. 追記の質問ですがよくほかの元素をドープすると酸性度が変わるとか聞くのですが,これはドープ種により電子の供与性がへんかするためと考えていいのでしょうか.(結晶構造(アモルファス構造)がかわらないとして)

補足日時:2003/05/13 12:32
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>追記の質問ですがよくほかの元素をドープすると酸性度が変わるとか聞くのですが



「ヘテロポリ酸」に関して、ダイレクトな回答ではなくかつ少し(?)古いですが、
=======================================
ポリ酸の化学 : 金属酸化物分子と集合体の構造と機能 / 日本化学会編. --
学会出版センター, 1993. -- (季刊化学総説 ; No. 20)
========================================

ご参考まで。
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この回答へのお礼

ありがとうございます.ぜひとも参考にさせていただきます.

お礼日時:2003/05/13 19:26

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Q金属酸化物の酸性・塩基性

ある論文を読んでいたときに、
「Al2O3は酸性酸化物でZnOは塩基性酸化物である」
というような事が出てきました。
少し調べると、チタニア、ジルコニアなども塩基性らしいということがわかってきたんですが、イマイチ判別の根拠が分かりません。詳しいかた是非、
1.どのように酸性塩基性が決まっているのか?
2.代表的な酸性酸化物・塩基性酸化物
を教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

> ある論文を読んでいたときに、
>「Al2O3は酸性酸化物でZnOは塩基性酸化物である」
> というような事が出てきました。

 どんな論文でしょうか? お書きの内容には疑問があります。「Al2O3」も「ZnO」も両性酸化物です。


>1.どのように酸性塩基性が決まっているのか?
>2.代表的な酸性酸化物・塩基性酸化物

 「化学辞典」(東京化学同人)によれば,次のようになります。

【酸性酸化物】
 塩基と反応して塩を生じる酸化物。非金属の共有結合性酸化物と高い酸化数の遷移金属の酸化物。水と反応するとオキソ酸を生じます。例:Cl2O, SiO2, SO3, N2O3, N2O5, NO2, P2O5, As2O5, CO2, B2O3, CrO3, Mn2O7,・・・。

【塩基性酸化物】
 酸と反応して塩を生じる酸化物。アルカリ金属,アルカリ土類金属および低原子価状態の遷移金属の酸化物。水に溶かすと OH- を生じます。例:Ma2O, K2O, MgO, CaO, BaO, Ag2O, CrO, MnO, FeO, Bi2O3,・・・。

【両性酸化物】
 酸とも塩基とも反応して塩を生じる酸化物。アルミニウム,スズ,アンチモンなどの両性元素の酸化物。中程度の原子価を持つ遷移金属の酸化物。例:Al2O3, ZnO, SnO, PbO,・・・。

【中性酸化物】
 酸性も塩基性も示さない酸化物。厳密な意味では存在しないが,水に対して酸性も塩基性も示さないという意味で,H2O, CO, N2O。

 いかがでしょうか。簡単には参考 URL のページ(高等学校_化学_テキスト)から「化学 Ib」⇒「第5章 H+の授受による化学変化」⇒「5.1 酸,塩基,塩の定義」と進み,「5.1.7 酸化物の分類」を御覧下さい。

参考URL:http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/

> ある論文を読んでいたときに、
>「Al2O3は酸性酸化物でZnOは塩基性酸化物である」
> というような事が出てきました。

 どんな論文でしょうか? お書きの内容には疑問があります。「Al2O3」も「ZnO」も両性酸化物です。


>1.どのように酸性塩基性が決まっているのか?
>2.代表的な酸性酸化物・塩基性酸化物

 「化学辞典」(東京化学同人)によれば,次のようになります。

【酸性酸化物】
 塩基と反応して塩を生じる酸化物。非金属の共有結合性酸化物と高い酸化数の遷移金属の酸化物。水...続きを読む

Qケイ酸ナトリウムが水と接触すると,pHがアルカリにシフト?

ケイ酸ナトリウムを水に接触させると,
その水のpH値ってアルカリサイドにシフトしますよね。

その理由として,Na成分が溶出しているから,とよく聞くのですが,
なぜ水のなかにNaが増えると,アルカリにシフトするのですか?

単純に,電離しているOHと「NaOH」として結合するから,
という理由なんですか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

pHというのはH+の濃度をあらわしているのはご存じですね。
ケイ酸は弱酸ですので電離しにくく、Naは強アルカリですので電離しやすいのも理解できますね。
では、水のなかではケイ酸はイオンで居づらくなるのも理解できるでしょうか。ということは水の分子のH+とOH-のうちH+はケイ酸と結合しやすくなり、水の中のH+が減少するのはわかるでしょうか。(結果、イオンとしてはNa+とOH-が大多数を占める)
そうするとH+濃度が減少し、pHがアルカリ側にシフトするのも理解できると思います。

Q地球温暖化と雑草

この時期そこらじゅうで雑草の刈り取りをおこなっています、でもそのままにしておいたほうが、多少は地球温暖化防止に役立つような気がするんですが?

Aベストアンサー

こんにちは。
雑草は刈り取ってもそのままにしておいても二酸化炭素の量、つまり地球温暖化とは全く関係がありませんよ。
地球が温暖化しているのは、二億年前の石炭や一億年前の石油を掘り出して燃やしたり、何百年も掛かって育った森林を伐採したりしているからです。二酸化炭素を吸収して育った雑草は刈っても枯れても同じ量の二酸化炭素に戻るのですから、基本的には「21世紀現在の二酸化炭素の量」はプラスマイナスゼロなんです。
一年草も二酸化炭素を「吸収」しますが、「固定」できるのは単純計算で一年だと思って下さい。刈り取って、例え燃やしても、翌年には同じ面積の草地に同じ量の二酸化炭素が吸収されます。
ただし、草を刈り取ってそこを駐車場にしてしまえば、その分だけ温暖化は進みます。それを大規模に行なっているのが森林開発とかですよね。

とにかく、植物で二酸化炭素を吸収したら、百年とか二百ねんくらい元に戻らないようにしないと温暖化は止まらないんですよ。何しろ、我々は大昔の二酸化炭素を大量に掘り出してしまったのですから。

良く地球温暖化防止のために庭で草木を育てるなどというひとがいますが、二酸化炭素の削減には何の役にも立ちません。環境を大切に思う気持ちは嬉しいのですが、結構勘違いしているひと多いです。地球温暖化を防止するならば、化石燃料の消費を減らすためにひとりひとりが少しづつでも省エネしたり、植樹なんかに参加したりとか、燃やせるゴミでも極力減らすとか、他にできることありますよね。
もちろん、質問者さんは環境に関してこのような質問、疑問を持たれる方ですから、そんなことは充分承知しておられるはずなわけですが。

こんにちは。
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一年草も二酸化炭素を「吸収」しますが、「固定」できるのは単純計算で...続きを読む

QAl2O3の結晶構造

Al2O3(サファイア)の結晶構造、(0001)面、(1-102)面
を知りたいです。また、αーAl2O3と前に”α”がついていたり、
”アルミナ”と名前が違うのがありますが、これはサファイアとは
違うのでしょうか?
教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

>Al2O3(サファイア)の結晶構造、(0001)面、(1-102)面を知りたいです。
 この場に図を書く事はできませんので,MiJun さんもご指摘の様に,「X線構造解析」に関する成書や「無機化学」の教科書を御覧いただいた方が分かりやすいと思います。

>また、αーAl2O3と前に”α”がついていたり、”アルミナ”と名前が違うのがありますが、これはサファイアとは違うのでしょうか?
 これらは,Al2O3 の結晶構造が異なるものに対する名称です。

α-Al2O3:酸化物イオンは六方最密パッキングに配列し,アルミニウムイオンはそれらの配列の八面体型の隙間に対照的に分布している。高温で安定。低温でも無限に準安定。天然には鉱物の鋼玉(corundum)として産出。

β-Al2O3:これは Al2O3 ではなく,Na2O瑪H2O である。

γ-Al2O3:欠陥スピネル構造(スピネル構造から陽イオンの一つがなくなった構造)とみなされる。

他の金属イオンの痕跡量を含む酸化アルミニウム:ルビ-(Cr3+),青色サファイア(Fe2+, Fe3+, Ti4+),スピネル(MgAl2O4),クリソベリル(BeAl2O4)など。

>Al2O3(サファイア)の結晶構造、(0001)面、(1-102)面を知りたいです。
 この場に図を書く事はできませんので,MiJun さんもご指摘の様に,「X線構造解析」に関する成書や「無機化学」の教科書を御覧いただいた方が分かりやすいと思います。

>また、αーAl2O3と前に”α”がついていたり、”アルミナ”と名前が違うのがありますが、これはサファイアとは違うのでしょうか?
 これらは,Al2O3 の結晶構造が異なるものに対する名称です。

α-Al2O3:酸化物イオンは六方最密パッキングに配列し,...続きを読む

Q1次粒子、2次粒子、結晶子

1次粒子と結晶子の違いがよく分かりません。
2次粒子を構成するのが1次粒子であり、1次粒子と結晶子は同じ意味で使われているのか疑問に思っています。
結晶子は単結晶とみなせる最大の集まりであると定義されていますが、1次粒子も結晶子で構成されているのでしょうか?
知識のある方宜しくお願いします。

Aベストアンサー

1次粒子と結晶子は別の概念です.
1次粒子が複数の結晶子からなることはごく普通のことです.
もちろん,一つの粒子が事実上単結晶であるような場合もあります.

QEPMAとEDX

EPMAとEDXの違いが分かりません。
ともに、定性、定量、マッピングなどが出来ると思いますが、測定原理などが大きく異なるのですか?

Aベストアンサー

EPMAは英語で書くとElectron Probe MicroAnalysisです。つまり電子を
入射して分析を行うという意味です。検出するのは特性X線です。

特性X線の波長(=エネルギー)は元素によってすべて異なります。
したがって,特性X線の波長が分かれば電子線が照射された元素の種類が
同定できるわけです。ただし1つの元素が放出する特性X線は,通常
1種類ではありません。元素にはK殻,L殻,M殻,・・・というように
エネルギーレベルの異なる様々な電子軌道が存在しますので,それぞれの
軌道の発生する特性X線は異なります。複数の元素が存在する場合には
これらの特性X線が重なりあうように放出されますので,波長が近い場合
には,元の元素を特定するのが難しくなります。そのため,複数の元素比
などを求めたい場合には,1つの元素が放出する複数の特性X線を用いる
必要があります。

特性X線は光と同じ電磁波です。ですから分光が可能です。分光結晶を
プリズムのように用いれば,波長の異なる特性X線の放出角度が変えられ
ます。この位置情報を検出器で計測するのがWDSまたはWDXと呼ばれる
手法(波長分散型分光)です。検出したい元素によって検出器の角度を
変えなければなりませんが,特性X線が重なり合うように放出されても
精度よく分解できますので,定量性に優れ,微量な元素や軽元素の検出
に威力を発揮します。ただし測定には時間がかかります。狭義では,
WDSだけをEPMAと呼ぶ場合がありますが,原理と英語の意味を考えれば,
WDSとEDSはどちらもEPMAと呼んで差し支えありません。

波長にプランク定数を乗算するとエネルギーとなりますので,波長では
なくて,エネルギーを検出することでも特性X線を放出した元素の種類が
分かります。これがEDSまたはEDXと呼ばれる手法(エネルギー分散型
分光)です。WDSのようなデータの信頼性はありませんが,一度に多くの
元素を同定でき,測定時間も比較的短いので,2次元的な元素マップなど
の定性的な分析に威力を発揮します。WDSのように分光結晶や回転機構
などの特殊な装置が不要で,通常のSEMに検出器をつけただけで測定
できるという手軽さも利点でしょう。

EPMAは英語で書くとElectron Probe MicroAnalysisです。つまり電子を
入射して分析を行うという意味です。検出するのは特性X線です。

特性X線の波長(=エネルギー)は元素によってすべて異なります。
したがって,特性X線の波長が分かれば電子線が照射された元素の種類が
同定できるわけです。ただし1つの元素が放出する特性X線は,通常
1種類ではありません。元素にはK殻,L殻,M殻,・・・というように
エネルギーレベルの異なる様々な電子軌道が存在しますので,それぞれの
軌道の発生する特性X線...続きを読む

Q理論値との違いの理由

塩酸、水酸化ナトリウム水溶液共に0.1、0.01、0,001、0.0001、0.00001Mの稀釈溶液をpHメーターを用いてpHを測定しました。
各水溶液とも理論値と若干ずれた値がでています。
それはなぜかわかるかたいらっしゃいましたら教えてください。

Aベストアンサー

単純 誤差があるから

図るのもすべて正確な値は表示しません
ある誤差を含んだ範囲しか測定できないのです

他には
・使用した水が純粋な水でなかった
・ビーカ等に付着物があった
・測定にミスがあった
・測定器の取り扱い方が正確でで無かった
 測定器によっては、つかう前に校正をしないといけない物もある
 電気をいれた直後は安定しない
 電気をいれて2時間後くらいに使用しないといけない
・精度がいるのに精度がない測定器をつかった
 なんかがあります

 たぶん 誤差ですね

例で書くと
 重さを量るとします

 誤差が±3%の測定器をつかうと

 正確な100gの物なら
 97~103gの範囲のどれかを値がでますけどね

Q酸化チタンが酸性や塩基性の溶液中で帯電する理由

 酸化チタンを分散させるためには、分散溶媒を酸性または塩基性に調整すれば、酸化チタンが電気的に反発し合うのでよく分散すると書籍に書いてありました。
 酸化チタンはどうして酸性の溶液中ではプラスに帯電し、塩基性の溶液中ではマイナスに帯電するのでしょうか?水素イオンや水酸化物イオンの影響を受けるのでは、と予想はつくのですが、具体的にどういったメカニズムでそのように帯電するのか教えてほしいです!よろしくお願いします!

Aベストアンサー

二酸化チタン(TiO2)の結晶内部では「Ti-O」の結合の連続しかありませんが、
結晶表面では結合する相手がなくなるため、水酸基の形になっている部分が
あります。

溶液の液性が酸性の場合は、この水酸基にH^+が結合することで、
またアルカリ性の場合は、この水酸基が水素イオンを放出することで、
それぞれ電離する、ということだと思います。

<酸性の場合>
 ~Ti-OH + H^+ → ~Ti-(OH2)^+

<アルカリ性の場合>
 ~Ti-OH + OH^- → ~Ti-O^-


この電離により、酸化チタン粒子の表面は、酸性では正電荷を、アルカリ性では
負電荷を帯びる為、粒子同士の電気的な反発が起こるのでしょう。

Q3σ法による計算式

当方、管理や統計学など全く無知ですのでわかりやすく教えて下さい。

仕事で、管理図を作成するにあたり、3σ法で管理限界線(UCL,LCL)を計算せよとの事を言われましたが、理解出来てません。

3σ法の公式とかあるんでしょうか?あったら教えて下さい。あと、3σとは何か、簡単に教えて下さい

Aベストアンサー

まず、3σというのは、σの3倍のことです。
そして、σというのが、「標準偏差」といわれるもので、これはばらつきの大きさを表すものです。

計算方法などは、
http://www.mbanavi.com/school/stat04.htm
最近では、excel で計算してしまうという手もあります。(が、それでは意味がつかみにくいかも)
基本的には、
1)全体の平均をとる
2)個々のデータと平均との差を求める(この大小がばらつきに相当)
3) 2)でとった個々のデータについての差を2乗する(プラス・マイナスの影響をなくすため)
4)それを、(データの数-1)で割る(気持ちとしては、ばらつきの量を平均した感じ・データの数-1で割るのは、「母標準偏差の推定」という考え方があるから)
5) 3)でばらつきを2乗しているので、それをルートで開いて元に戻す

とうことになります。

統計上いくつかの前提があって、例えば、製造工程で普通にものを作った場合、いろいろなばらつきは、それぞれ独立に出ます。
そこで、結果的には、ある一定の平均値付近のものが多くでき、平均値から外れたものは、少しだけどできるという形になる場合が多いのです。
この場合、誤差が本当の意味での「ばらつき」であれば、これは、「正規分布」という分布(つまり、平均値付近が多く、それから離れると少なくなっていくような)をします。

この「正規分布に従う」という前提で、平均値±3σの間には、全体の、99%強 が含まれるというのが、統計的に知られています。
これを以て、3σで管理という事になります。


さて、「管理図」ということですが、いろいろな種類のものがあります。
そこで、普通は、UCL, LCL は、製品自体の規格値(か、それから算出された値)を使うので、直接、3σは出てこない気がするのですが。
考えられるのは、x-s (平均と、標準偏差の管理図)で、標準偏差に対する上限管理値が3σなのかなと。(この場合、下限の管理値はありません。0が理想なので)

まず、3σというのは、σの3倍のことです。
そして、σというのが、「標準偏差」といわれるもので、これはばらつきの大きさを表すものです。

計算方法などは、
http://www.mbanavi.com/school/stat04.htm
最近では、excel で計算してしまうという手もあります。(が、それでは意味がつかみにくいかも)
基本的には、
1)全体の平均をとる
2)個々のデータと平均との差を求める(この大小がばらつきに相当)
3) 2)でとった個々のデータについての差を2乗する(プラス・マイナスの影響をなくすため...続きを読む

Q比重の単位って?もうわけわからない・・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??なぜ、この場合、厚さだけはmmの単位で、縦と横はmでの計算をするのでしょうか?

比重ってのは単位はどれに合わせてすればいいのでしょうか?

そして円筒の場合はどのように計算するのでしょうか?
まず、円の面積を求めて、それに長さを掛けるのですよね?
これは円の面積の単位はメートルにして、長さはミリで計算するのでしょうか??
わけわからない質問ですみません・・・。もうさっぱりわけがわからなくなってしまって・・。うんざりせずに、解かりやすく、教えてくださる方いましたらすみませんが教えて下さい・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??...続きを読む

Aベストアンサー

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g/cm3)=471g=0.471kg
と計算します(cmとgで計算しているのでCGS単位系と呼びます)

円筒の場合も同様に
体積×密度で求めます
円筒の体積=底面積(円の面積半径×半径×円周率)×高さ
です

比重=密度で計算するならば、水が1gになる体積1cm3を利用するために長さの単位をcmに直して計算してください
計算結果はgで出るのでこれをkgに直してください

最初からkgで出したい時は
水の密度=1000(kg/m3)
(水1m3の重さ=100cm×100cm×100cm×1g=1000000g=1000kg)
を利用して
目的の物質の密度=1000×比重(kg/m3)
でも計算できます
(このようにm kgを使って計算するのがSI単位系です)

0.1×0.1×6×7.85は#4の方がおっしゃるとおり
0.1×0.1×0.006×1000×7.85の0.006×1000だけ先に計算したのだと思います

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g...続きを読む


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