「夫を成功」へ導く妻の秘訣 座談会

バルマー系列。
バルマー系列などの公式はどのような状態を理想として考えて導いたのでしょうか?
レポートの提出が迫ってるのでできるだけ早く回答お願いします!

A 回答 (1件)

バルマーは可視光内において水素原子の発光スペクトルを観察しました。



実験方法は水素ガスに高電圧をかけ光を放射し、スリットを通ってプリズムで分散させたら写真乾版に特定の波長をもつスペクトルが観察されました。ここでスペクトルの波長は、656,486,434,410nmであり、655や657等の波長は観察されませんでした。そこでバルマーはこの数字に何か意味がると考え研究を始めました。ここでバルマーはこれらの波長を365で割ってみることを思いつきました。理由は分かりません。計算をすると1.80,1.33,1.19,1.12になりこれを分数にすると9/5,4/3,25/21,9/8となりある数を掛けると9/5,16/12,25/21,36/32となりました。よく見ると分子はそれぞれ3,4,5,6の二乗であり、分母の数字は分子から4を引いた値になります。これによりバルマーの公式が導き出されました。後に365より364.56の方が実験結果をうまく導きだすことができると分かり変更しました。ここまでの計算方法ですが、何故このようにしたかは分かりません。理由はバルマー本人に聞くしかないでしょう。

そしてバルマーの公式のnに整数を入れ波長を求めると実験結果と一致することが分かりました。これよりnに整数を入れると原子の特定の波長が導き出せるということは、原子の光は海のような連続した波ではなく、1,2,3・・・と数えられる不連続の波だということが分かり、光は波動性のほか粒子性も持っている事が証明されました。なおバルマー系列の場合整数は3~6からなので、可視光以外ではライマンは紫外線領域で、パッシェンは近赤外線領域で観察したところ、バルマーの公式を満たす線スペクトルを観測しました。これらの線スペクトルがライマン系列とパッセェン系列です。

レポートの内容が分からないのでこんな事しか言えませんが、これでよろしいですか?
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Qボーアモデルの欠点?

”ボーアモデルは古典力学から量子力学への橋渡しになった初期の量子論である”
ということを聞いたのですが、
量子力学から見た場合、ボーアモデルのどこに欠点(矛盾)があるのでしょうか?

教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

> 量子力学から見た場合、ボーアモデルのどこに欠点(矛盾)があるのでしょうか?

 これは現在の知識から見るとって事でしょうか? それとも,当時の知識でって事でしょうか?

 前者でしたら既にある回答で良いのかもしれませんが,後者であれば「当時そこまでの知識があったのでしょうか?」という疑問が。

 手元に『「量子論」を楽しむ本』(佐藤勝彦監修,PHP文庫)がありますが,この中では次の様な事が指摘されています。

●「量子条件」などの仮定を何の根拠もなく持ちだして勝手に使用している点。例えば,「決められた軌道を回る電子がなぜ光を出さないのか」を説明していない。

 当時の物理学では「回転する電子は光を放つ」が常識で,この点がラザフォードの原子模型の欠陥とされていたそうです。が,ボーアはこの欠陥を説明していないそうです。

●ボーアの原子模型は水素原子にしか成り立たない。

 水素原子の次に簡単で,電子2個を持つヘリウム原子の線スペクトルは説明できなかったそうです。後からわかった所では,電子を1個しか持たない非常に簡単な構造の水素原子だったため,ボーアの理論がうまく当てはまったそうです。

参考になれば幸いです。

> 量子力学から見た場合、ボーアモデルのどこに欠点(矛盾)があるのでしょうか?

 これは現在の知識から見るとって事でしょうか? それとも,当時の知識でって事でしょうか?

 前者でしたら既にある回答で良いのかもしれませんが,後者であれば「当時そこまでの知識があったのでしょうか?」という疑問が。

 手元に『「量子論」を楽しむ本』(佐藤勝彦監修,PHP文庫)がありますが,この中では次の様な事が指摘されています。

●「量子条件」などの仮定を何の根拠もなく持ちだして勝手に使用して...続きを読む

Qなぜ酢酸ナトリウム?

この前化学の実験で、アニリン塩酸塩と無水酢酸との反応によりアセトアニリドの合成実験を行ったのですが、そのときに酢酸ナトリウムも加えることになっていました。なぜ酢酸ナトリウムも加える必要があるのでしょうか。入れても意味がないようにしか僕には思えません。どうか回答お願いします。

Aベストアンサー

なぜといわれるとかなり難しい話になります。
大学で習うのですがこの反応は求核置換反応でアニリンNHのNにある非共有電子対が無水酢酸のカルボニル基のCを攻撃し、電子移動で無水酢酸の一部分が酢酸イオンとして脱落する事で進行します。ただし、反応開始時にアニリンが塩酸塩になっています。このままでは反応しませんので塩酸塩をとってアニリンに戻さないといけません。そのアニリンに戻すために酢酸ナトリウムが加えられているのです。酢酸ナトリウムであるのは酢酸ナトリウムから生じる酢酸イオンが無水酢酸側を攻撃しても影響がないからです。塩化ナトリウムや硝酸ナトリウムなどなら発生する塩化物イオンや硝酸イオンが無水酢酸を攻撃した時、無水酢酸の構造が変わってしまって反応が正常に進行しなくなる恐れがあります。
反応開始にアニリン塩酸塩ではなくアニリンを使用した場合は酢酸ナトリウムは不要です。

Q共有結合と配位結合の違いを簡潔に教えてください!

共有結合と配位結合の違いを簡潔に教えてください!

Aベストアンサー

基本的には同じものです。非共有電子対が無ければあり得ないものが配位結合で、原子同士が電子を一つずつ出し合う結合が共有結合です。でも頭を硬くすると大混乱します。配位結合の化合物の数は限られているので、棒暗記した方が良い。

Qアセトアニリド合成法

アニリンに塩酸を加えアニリン塩酸塩とし、さらに酢酸ナトリウムと無水酢酸を加えてアセトアニリドを生成します。
この過程で酢酸ナトリウムを加えるのはなぜですか?

Aベストアンサー

No.1の補足です。
アニリンなどのアミン類が求核性を示すのは、窒素上の孤立電子対が原因です。これがなければ求核性もなくなります。
アンモニウム塩では、この孤立電子対が結合に使われてしまっていますので、求核性を示しません。
したがって、アミンが起こす反応の多くはアンモニウムイオンでは起こりません。
ご質問のようなアセチル化も起こりません。

酢酸ナトリウムを加えることによって、Cl-がNaClとなるために、アニリンがアンモニウムの形でなくなり、アニリンが遊離されることになります。

式の上ではアニリンの酢酸塩ということになりますが、酢酸は弱酸なので、遊離されたアニリンの形で存在するものの割合が多くなります。

Qアセトアニリドの合成

アセトアニリドの合成の実験を行ったのですが、塩酸にアニリンを入れ、そこに無水酢酸を入れて、そこに酢酸ナトリウムを入れると、普通なら白色の結晶ができるはずですが、なぜかピンク色になりました。
その原因について、
(1)何か副生成物ができた
(2)ビーカーに何か不純物がついていて、いずれかの試薬と反応した
の二つを考えたのですが、(1)の場合どんな副生成物ができたのか?(2)の場合何と何が反応するのか?どうしてもわかりません。
そもそも原因はこの二つの考え方で合っているのでしょうか?
どなたかわかる方がいらっしゃったら教えてください。

(ちなみに、再結晶を行っていって、最終的には白色の結晶を生成することができました。)

Aベストアンサー

確かに言われてみればちょっと色が違うかも
>アニリン中の不純物と、アセトアニリド粗生成物の色

考えたところで答えは出ないので、どうでも良いのではありますが・・・

アニリン中の不純物は、酸化によってアニリン同士がカップリングしたポリアニリン(フェニレンーアミンポリマー)-(C6H4-NH)-や、アゾベンゼン、4,4'-ジアミノビフェニルなど考えられるかと思います。
また、ポリアニリンの場合、キノンイミン型の酸化型構造も混じっているでしょう(C6H4=N-C6H4-みたいの)。

これらのアミノ基やイミン部位が、塩酸によってプロトン化されることで色調が変化したのかも?ほんとかいな。
あるいは、アミノ基がアシル化されたためかもしれませんが。

どのみち、w-palaceさんのおっしゃるとおりで、なんだか分かりませんので考えてもらちが明きません。
合成をすると、しばしば粗生成物は黄色くなります。場合によっては、青とか緑とか謎の色になることもありますが、目的物が無色の場合、ごく微量の着色した不純物がいても、われわれの眼にはいろづいて見えます。
そして、結局何が混じっていたのかは多くの場合分からないまま終わります。

確かに言われてみればちょっと色が違うかも
>アニリン中の不純物と、アセトアニリド粗生成物の色

考えたところで答えは出ないので、どうでも良いのではありますが・・・

アニリン中の不純物は、酸化によってアニリン同士がカップリングしたポリアニリン(フェニレンーアミンポリマー)-(C6H4-NH)-や、アゾベンゼン、4,4'-ジアミノビフェニルなど考えられるかと思います。
また、ポリアニリンの場合、キノンイミン型の酸化型構造も混じっているでしょう(C6H4=N-C6H4-みたいの)。

これらのアミノ基や...続きを読む

Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

Aベストアンサー

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。

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。

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...続きを読む

Qテトラアンミン銅イオン

テトラアンミン銅イオンの溶けた溶液に、硫酸を少しずつ加えていくとどうなるのでしょうか。硫酸テトラアンミン銅になるのだとしたら、この物質の性質についても教えてください。

銅化合物について詳しく書かれている本・サイトがありましたら、教えてください。

Aベストアンサー

[Cu(NH3)4]2+イオンは水中のNH3と平衡になっていると思います。
硫酸銅の水溶液にアンモニア水を加えていくと初め水酸化銅の青白色の沈澱が生じます。さらに加えていくと沈澱が溶けて濃青色の溶液になります。この時に[Cu(NH3)4]2+が出来ているといわれています。
ここに硫酸を加えていきます。逆の変化を辿ります。青白色の沈澱が出来た後、溶けて青い硫酸銅に戻ります。酸性条件ではNH3は存在しませんので[Cu(NH3)4]2+も存在しなくなります。

Q線スペクトルの波長を決める公式?

ボーアの水素原子のモデルから予想される線スペクトルの波長を決める公式とはなんでしょうか?

ヒントだけでも構いません。
よろしく願いします。

Aベストアンサー

 ボーアモデルは、「量子条件=電子は許される特定の軌道のどれかのみを回る」「振動数条件=電子が軌道を移動するとき、その軌道によるエネルギーの差に対応する電磁波を出す」という二つの条件から、水素の発する光の波長(または振動数)を計算するものです。

 電子は特定の軌道しか回れない、というのは、古典物理にはない考え方です。一方、電子がある軌道を回っているときに持つエネルギーは古典物理で計算したものを使っています。
 まあ、中途半端とも言えますが、うまく実験事実を説明できたので、「古典物理にはない考え方」を持ち込むことに成功して、量子論への道を開いた考え方だったといえるでしょう。ボーアの理論は「前期量子論」などといわれるようです。

 質問とちょっとずれた解答になってしまいました。公式の導出等についてはこういう掲示板では書きにくいですね。いろんなサイトがあるので、参考になるところを探してください。検索はそんなに難しくないと思いますよ。

一例
http://www.fnorio.com/0017Bohr%27s_hydrogen_atom_model/1Bohr%27s_hydrogen_atom_model.htm
http://www.weblio.jp/content/%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%82%A2%E3%83%A2%E3%83%87%E3%83%AB#.E9.87.8F.E5.AD.90.E6.9D.A1.E4.BB.B6

 ボーアモデルは、「量子条件=電子は許される特定の軌道のどれかのみを回る」「振動数条件=電子が軌道を移動するとき、その軌道によるエネルギーの差に対応する電磁波を出す」という二つの条件から、水素の発する光の波長(または振動数)を計算するものです。

 電子は特定の軌道しか回れない、というのは、古典物理にはない考え方です。一方、電子がある軌道を回っているときに持つエネルギーは古典物理で計算したものを使っています。
 まあ、中途半端とも言えますが、うまく実験事実を説明できたので...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Qフランク・ヘルツの実験

フランク・ヘルツの実験で次のような課題が出されました。
「フランク・ヘルツ実験器で、プレート電圧をカソードよりもわずかに負にしておき、Vaを変化させるとある電圧で負のプレート電流がながれ出る理由を述べよ」
Va→電子の加速電圧
まずきになるのが「プレート電圧」。これはプレート電流の間違いではと思ったのですが…。(この先生のプリント間違いだらけなんです…ほかにもタイプミスがたくさんありまして…)加速電圧って言葉はでてきましたが、これは聞いたことがないです。
この問題の答えがわかりません。この文章のなかで足りないものがあればそこについても書いていただけるとたすかります。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

ボーアの量子論にある、原子が離散的なエネルギーを持っていることを検証するために、フランクとヘルツが行った実験です。したがって、原子の基底状態や第2、第3・・・励起エネルギーを調べるための原子が必要になります。これには、ネオンやアルゴン、水銀蒸気などが使われます。

あらかじめ、プレートに負電圧を加えておきますが、後で分かりますが、この電圧を超えないと電子がプレートに到達できないようにしているためです。

加速電圧を0Vから少しずつ上げていくと、ネオン原子などに衝突しながらも、ほとんどエネルギーを失うことなく、プレートに到達でき、電流が増加していきます。

さらに加速電圧が高くし、ネオン原子の基底エネルギーと同じ程度のエネルギーを電子が受け取ると、非弾性衝突を起こし、電子のエネルギーはネオン原子の励起のために吸い取られてしまいます。

エネルギーを失った電子は、プレートに到達できず、また、プレートにはもともと府電圧が加わっていましたので、この電圧を超える加速電圧が得られないうちは、電流は減少していきます。

このときの加速電圧Vaによる電子のエネルギーeVaが励起エネルギーとなります。(Vaが5Vなら、5エレクトロンボルト)

ボーアの量子論にある、原子が離散的なエネルギーを持っていることを検証するために、フランクとヘルツが行った実験です。したがって、原子の基底状態や第2、第3・・・励起エネルギーを調べるための原子が必要になります。これには、ネオンやアルゴン、水銀蒸気などが使われます。

あらかじめ、プレートに負電圧を加えておきますが、後で分かりますが、この電圧を超えないと電子がプレートに到達できないようにしているためです。

加速電圧を0Vから少しずつ上げていくと、ネオン原子などに衝突しながらも...続きを読む


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