同位体の数と分子の種類

同位体の数と分子の種類

水素には１Ｈと2Ｈが、酸素には16Ｏ、17Ｏ、18Oの同位体が知られている。
天然の水は分子量の異なる何種類の水の混合物ということができるか？

上記の問題の解答に12種類とあったのですが、自分の考えと異なり困っています。

（1H、１H、16O）（1H、１H、17O）（1H、１H、18O）
（1H、2H、16O）（1H、2H、17O）（1H、2H、18O）
（2H、2H、16O）（2H、2H、17O）（2H、2H、18O）
の9種だと思うのですが、間違っているでしょうか？

解説等なく困っています。

No.4 ベストアンサー 回答者： htms42 回答日時： 2010/04/19 19:53

＞分子量が異なる水は何種類

原子質量の数値は与えられていましたか。
原子の質量を質量数であらわすというレベルで考えているのであれば
１Ｈ－１８Ｏ－１Ｈ
１Ｈ－１７Ｏ－２Ｈ
２Ｈ－１６Ｏ－２Ｈ
は同じ質量です。分子量は同じです。
１Ｈ－１７Ｏ－１Ｈ
１Ｈ－１６Ｏ－２Ｈ
も同じ質量です。

分子量だけで区別をするのであれば
１８，１９，２０、２１，２２の５通りの分子量をもつ水があるというだけになります。（解答は「５種類」になります。）
分子量の違いだけでなく構造の違いまで問題にして初めて９通りが出てきます。

質量を質量数で考えるのではないというのであれば中性子と陽子の質量の違いのレベルで考えるということですから１／１０００の精度で質量を考えるということになります。その場合はそういう精度の数値が示されていなければいけません。普通はそんなことはしないはずです。
「１２通り」という解答もおかしいですが問題文もおかしいです。

この回答への補足

私も分子量の違いというのが、どこまでの精度なのか？というのは疑問になりました。
ただ、解答が１２通りと多かったので、じゃあ、区別するってことなのか？と勝手に解釈していましたが、そこまでの違いを考慮するかは・・・・。
問題文にも不備があるようなので、同位体の組み合わせの違いということから、９通りで納得することにします。

補足日時：2010/04/19 23:28

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2010/04/20 00:40

もちろん HDO に光学活性はないわけですが (sp2, sp3 のどちらで考えても結論は同じ), よしんば光学活性があったとして

も分子量は同じではないでしょうか＞#3.

No.3 回答者： doc_sunday 回答日時： 2010/04/19 09:52

＃１様は化学関係者のようで、いつもは妥当なお答えが多いですが、

>（H, D, 16O),( D, H, 16O ) は　微妙な違いの　光学異性体　になり、( 2 lone pairs も入れて)　それぞれの角度も、　D-O, H-O も　びみょうにちがいます。
そんな訳無いじゃない！σ面があるんだよ。

高校以上だと組み合わせでＨが無し、一つ、二つの三種類、酸素が16Ｏ、17Ｏ、18Ｏの三種類
ですからこれを乗じて九種類で合っています。

No.2 回答者： htms42 回答日時： 2010/04/19 07:42

どこの問題でしょうか。

高等学校レベルの問題だとすれば
Ｈ－Ｏ－ＤとＤ－Ｏ－Ｈは同等です。
（高等学校レベルでなくても同等だと思いますが？
ｌｏｎｅ　ｐａｉｒを入れて４方向ということですが
Ｈ－Ｏ－Ｄをふくむ面に対して対称であれば光学異性体は生じません。）

この回答への補足

出展は不明なのですが、どこかの入試問題のようです。
しかし問題文は原子の構造や同位体といったことについて、述べているだけで、
D-O-HとH-O-Dが区別される旨などの記述は一切なく、あくまでも「分子量が異なる水は何種類？」
というだけです。

そのため、単に分子量が異なるということなら、9種類になるのでは？と考えました。
光学異性体については不斉炭素があり、４方向に単結合をしているケースだけでしか、
高等学校では勉強しないため、まったく説明のないこの問題では、そこまで考えることは無理だと思います。

以上より、解答は９種類で問題ないでしょうか？

補足日時：2010/04/19 09:18

No.1 回答者： swisszh 回答日時： 2010/04/19 04:34

1) 水の立体構造を考えて、（　炭素の光学異性体の構造の様な　）　　２）　そうすると、（H, D, 16O)

( D, H, 16O ) は　微妙な違いの　光学異性体　になり、( 2 lone pairs も入れて)　それぞれの角度も、　D-O, H-O も　びみょうにちがいます。　　３）　上記のせつめいから、( H,D,17O ) ( H,D,18O )
も　光学異性体があり、　１２種に、　４）　光学異性体をわすれずに