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エネルギー準位と安定の関係がわからなくなってしまいました
エネルギー準位が低いほど安定だと思っていたのですが、ナトリウムはナトリウムイオンになっている方が安定であるということはナトリウムイオンの方がエネルギー準位は低くてはいけないのではないでしょうか?

イオン化するときには吸熱するということは外部からエネルギー(熱)を加えなくてはいけないということで、不安定化させることになるのではないでしょうか?

お願いします

「エネルギー準位と安定の関係がわからなくな」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • ご回答ありがとうございます!

    なるほどナトリウムの最外殻電子はエネルギーを得て飛んで行きやすく、一度飛んで行ってしまったら極めて安定な構造になる
    しかしナトリウムイオンの方がナトリウムよりエネルギー準位は高い

    ということでしょうか?

      補足日時:2017/05/01 20:30

A 回答 (3件)

食塩(NaCl)を水に溶かすとNa+とCl-とに電離します。

だから、漠然とNaよりもNa+の方が安定だと勘違いしていませんか?
水に溶けて電離するのは、イオンの周りに水分子が取り囲み水和するから安定しているのであって、NaとNa+の安定性を比較する場合、他の分子・原子・イオンの影響がある状態で比べてはいけません。
例えば、食塩を真空中で加熱して気化させると、真空中ではNa+ではなく、原子状のNaで存在します。イオンの方が真空中では不安定だからです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます

なるほど、水の中のイメージで考えてしまっていました!
ありがとうございます

お礼日時:2017/05/01 23:02

う~ん、自信は無いのですが、Naの最外殻の電子軌道が∞になったって考えると、イオン化した方がエネルギーは高いはずですね(~~;)


もしかしたら、このエネルギーの高さが、Naの激しい反応性の原因かも・・・(^^;)

ハッキリした答えでなくてゴメンなさいm(_ _)m
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この回答へのお礼

ありがとうございます!
参考にさせていただきます!!

お礼日時:2017/05/01 20:53

これは、外部の影響をイオン化した方が受けにくいから安定であると言うことです(^^)


つまり、Naの最外殻の電子は、外部からの電磁気的影響を受けやすく、そのエネルギーを吸収してイオン化してしまうからです。
語弊はあると思いますが、イオン化してない方がエネルギーを吸収しやすい、イオン化した方がエネルギーを吸収しにくいって話ですね。
確かに、エネルギー準位が低い方が安定ですが、それは、全く同じ電子数を持つ場合であり、
原子の構造まで話が及ぶと、必ずしもそうではなくなるって事ですかね(^^A)

ここからは、無視して頂いて結構です(^^;)
Naの最外殻の電子が飛んでしまうと、所謂、閉殻構造になります。
閉殻構造は、原子全体の磁気モーメントが0となってしまう事が量子力学から知られており、
外部の影響に対して極めて安定な構造なんです。
He,Ar,などの不活性化ガスが安定である理由もここにあります。

あんまり参考にならないかも知れませんね・・・スミマセン<(_ _)>
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Q量子力学 波動関数の実数と複素数

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授業のまとめをしていたのですが、教授の作ったテキストに違和感を感じて投稿しました
一次元井戸型ポテンシャル(範囲が0からa)上の電子から時間に依存しないシュレティンガー方程式を導き、そのあとで、電子のド・ブロイ波の振幅に関するボルンの確率論的解釈(波動関数ψ(x)に対し、ψ(x)²dxをx~x+dxに間に電子が観測される確率とする)を導入したのちに、波動関数の定数部分を求めてみよう、という内容でした。
その時に、テキストでは波動関数ψ(x)を
ψ(x)=Asin(2πx/λ) (Aは定数)
とおいて、∫(0→a)ψ(x)²dx=1
よりAを求め、
ψ(x)=√(2/a)・sin(nπx/a)
を得ていました 
しかし、講義では波動関数には複素数が定義されている、というか一般式が
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テキストではなぜか波動関数を勝手に実数に限定しているようです
そのため自分でこの場合も同様にして波動関数を求めてみました
すると
ψ(x)=i√(2/a)・sin(nπx/a)
と虚数単位を付けただけで、あとは同じような関数が得られました

テキストではなぜ実数を考えていたのでしょうか?
そして、この波動関数の複素数、特にこの場合での複素数の意味はあるのでしょうか?
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まだ偏微分を習っていないため、電子を一次元内に存在すると仮定しています
ただ検索しても偏微分の記号や偏微分に関するものがあったり、問題設定が決定的に違い量子力学習いたての私では理解ができないです

もし、
ψ(x)=Acos(2πx/λ)+iB(2πx/λ) (A,Bは実数、i=√(-1))
が間違っているようでしたら訂正もお願いします
本当に習いたてですので、もしかなり高等な理論が展開されるようなら、後々習いますよ、とさえ言っていただければ大丈夫です

量子力学習いたてのものです
授業のまとめをしていたのですが、教授の作ったテキストに違和感を感じて投稿しました
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Aベストアンサー

例えばある棒や矢印の「向き」を表現したいとき、ベクトルを使って表現するのがわかりやすいと思いますが、
ベクトルvの指し示す向きと、正の実数αを用いてαvというベクトルが指し示す向きは同じになりますよね。当然ベクトルの大きさは異なりますが、向きだけを知りたいのであれば大きさの違いがあるかどうかは関係がないわけです。
とは言うものの、何かの向きを求めたいとき、その向きを表すベクトルが複数あるのは不便なことが多いです。(例えばある方程式から向きを求めたい場合、常に解が複数ある(=不定方程式になっている)事を意味します)
そういうことが困るときには、例えば|v|=1のように長さを特定の値に制限することで、向きとベクトルが1対1に対応するようになってくれるのですね。(例えばある計算からv=(3,4)と求まったとしたら、このベクトルの長さで割ったv=(3/5,4/5)を向きを表すベクトルだと思う事にする、という事を言っています)
量子力学の話を念頭に置いた言葉遣いをすると、|v|=1のように長さを制限することを「規格化」と言います。

これと同様な事は量子力学(波動関数)においてもおこります。
波動関数ψが表している状態と、0でない複素数αを用いてαψという波動関数が表している状態は同じものになります。
そうすると、向きとベクトルの話と同様に、必要に応じてαを適切に選ぶことにすれば、ψに関してある条件(規格化条件)を自由に課すことができる事になります。

テキストから引用されている
>ψ(x)=Asin(2πx/λ) (Aは定数)
Aは定数としか言っておらず、実数に限るとは言っていないようですがいかがでしょうか。

>テキストではなぜ実数を考えていたのでしょうか?
お示しのテキストでもそうだと思いますが、多くの場合、|ψ|=1という規格化条件を選びます。
この条件から|A|の値が決まる事になりますがAの位相因子についてはこの条件からは決まりません。
しかし、α倍しても同じ状態を表す事を踏まえると、αの位相を適切に選ぶという事を前提にすれば「Aが正の実数」であるという条件を課すこともできるのですね。

>そして、この波動関数の複素数、特にこの場合での複素数の意味はあるのでしょうか?
>ψ(x)=i√(2/a)・sin(nπx/a)
の事を言っているのであれば、この波動関数に-iをかけてやれば、テキストにある解と一致し、同じ状態を表していることが確認できます。

例えばある棒や矢印の「向き」を表現したいとき、ベクトルを使って表現するのがわかりやすいと思いますが、
ベクトルvの指し示す向きと、正の実数αを用いてαvというベクトルが指し示す向きは同じになりますよね。当然ベクトルの大きさは異なりますが、向きだけを知りたいのであれば大きさの違いがあるかどうかは関係がないわけです。
とは言うものの、何かの向きを求めたいとき、その向きを表すベクトルが複数あるのは不便なことが多いです。(例えばある方程式から向きを求めたい場合、常に解が複数ある(=不定方...続きを読む

Q高温なのに水滴が蒸発しない現象

料理見習い中のモノですが、高温のステンレスフライパンに関して不思議に思う事があるので質問します。

ステンレスフライパン(=熱伝導率が低い)を使って肉料理をする場合、ステンレスフライパンを充分に予熱するように教わります。

充分に予熱出来たかどうかを判断する方法は三つあります。
1.非接触型温度計でステンレスフライパンの内側表面温度を測る。
2.フライパン、加熱機器(IHIヒーターなど)の強度などの特性ごとに経験値を積み、ストップウォッチで加熱時間計測をして表面温度を推定する。
3.フライパンの内側に水滴を垂らし、この水滴がすぐに蒸発せず、丸い玉となってステンレスフライパンの表面を転がり続ける現象を確認して、充分高温になったと判断する。

1は測定器が必要、2は実験や試行錯誤など膨大な失敗作が必要なので、結局3の方法で簡易的に高温状態を確認することが多いと思います。

そこで疑問なのですが、ステンレスフライパンの表面温度が高いほど、水滴の蒸発までの時間は短くなるという逆比例関係を想像したのですが、実際にやってみると十分加熱された状態では、水滴は丸い玉となって長時間(ながければ10秒近く)フライパン上を液体状態のまま転がり続けます。

なぜ、高温なのに蒸発までの時間が長くかかるのでしょうか?

物理学や水滴の表面形状などの流体力学、その他、科学一般にお詳しいかたより、上記現象を解説頂けると有り難いです。
どうぞよろしくお願いします。

料理見習い中のモノですが、高温のステンレスフライパンに関して不思議に思う事があるので質問します。

ステンレスフライパン(=熱伝導率が低い)を使って肉料理をする場合、ステンレスフライパンを充分に予熱するように教わります。

充分に予熱出来たかどうかを判断する方法は三つあります。
1.非接触型温度計でステンレスフライパンの内側表面温度を測る。
2.フライパン、加熱機器(IHIヒーターなど)の強度などの特性ごとに経験値を積み、ストップウォッチで加熱時間計測をして表面温度を推定する...続きを読む

Aベストアンサー

>十分加熱された状態では、水滴は丸い玉となって長時間(ながければ10秒近く)
>フライパン上を液体状態のまま転がり続けます。

wikipedia ライデンフロスト現象(効果)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%87%E3%83%B3%E3%83%95%E3%83%AD%E3%82%B9%E3%83%88%E5%8A%B9%E6%9E%9C
にあるグラフの例だと140から300℃の間がそういう関係。

Q水の殺菌

風呂の水再利用しています。夏場あんま雑菌枠となんか怖いです。
飲むもんではないので強力な殺菌薬使いたいのですが、身近にあり使える薬剤みたいのと、
それ専門の薬剤を知りたいです。
できれば入れた後素手で水汲めるといいのですが。
よろしくお願いします。

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>風呂の残り湯に塩素剤を入れても、ゴム手なしで汲めるってことはないでしょうか?(;^_^A
濃度によりけりです。塩素の臭いが強いレベルであればやめた方が良いかもしれませんけど、学校のプール程度の塩素臭であれば大丈夫でしょう。それと、手が荒れるほど加えれば、洗濯物が漂白されてしまいそうです。

Q物理の基本単位とともに教わる「次元」の意味について分かりやすく教えてください。

物理の基本単位とともに教わる「次元」の意味について分かりやすく教えてください。

Aベストアンサー

「次元」とは、物理量の種類の事です(^^)
1時間と1mは明らかに種類の違う量ですよね(-_-)
でも、身長、図形の一辺の長さ、本の厚さ・・・などなどは全て「長さ」に分類されますね(´∀`)
ですから、これらは長さの次元を持っているんです・・・物理量の種類が「長さ」だという事ですね(´ω`*)
このように、科学に出てくる数字は意味で分類できるんですね(◎◎!)
「長さ」の意味を持つ数字、
「質量」の意味を持つ数字
「時間」の意味を持つ数字
・・・などなど・・・です。
数学では一般に数そのものを扱うので、あまり問題にならないのですが、物理で出てくる数字は(数そのもの)+(数の意味)として扱わないと意味をなさないんです(^^;)
この(数の意味)にあたるものが「次元」ですねΣ(・ω´・ノ)ノ 
そうすると、基本的な”数の意味”として、時間、長さ、質量・・・などなどが現れてきます(・∀・)
これを、時間は[T]、長さは[L]、質量は[M]・・・などで表しておこうと言う事です(・ー・)
こうすることで、物理量の意味を単位系に関係なく調べる事ができます(^^)
現在では、単位系としてSIを使いましょうとなっているので、
[T]→[s]、[L]→[m]、[M]→[Kg] と単位を指定されているだけで、絶対的な事ではありません( ̄、 ̄)
[L]としては、[m]の他に[mm]とか[Å](オングストローム)とか[inch](インチ)・・・とかいろいろあるんですね(・ ・)
で、速さの次元は[LT^(-1)]となるのですが、SIを使うと[m/s]となり、[L]に[inch]、[T]に[h](時)を使うと[inch/h]になるだけなんですね(^^)

つまり、単位系に関係なく、物理量の”種類”だけで、数値の意味を表そうってのが「次元」なんです(^^*)

参考になれば幸いです(^^v)

「次元」とは、物理量の種類の事です(^^)
1時間と1mは明らかに種類の違う量ですよね(-_-)
でも、身長、図形の一辺の長さ、本の厚さ・・・などなどは全て「長さ」に分類されますね(´∀`)
ですから、これらは長さの次元を持っているんです・・・物理量の種類が「長さ」だという事ですね(´ω`*)
このように、科学に出てくる数字は意味で分類できるんですね(◎◎!)
「長さ」の意味を持つ数字、
「質量」の意味を持つ数字
「時間」の意味を持つ数字
・・・などなど・・・です。
数学では一般に数そのものを扱うの...続きを読む

Q高校化学基礎の問題です。 CaO、NaCl、C、Naの化学式は分子式ではない と書いてあるのですが、

高校化学基礎の問題です。

CaO、NaCl、C、Naの化学式は分子式ではない

と書いてあるのですが、、

解説よろしくお願いします(p_-)

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CaO、NaCl、C、Naで表される分子はないので、それらは分子式ではないということです。
何が分子になり、何が分子にならないかの判断ができなければ理解できないかもしれません。

Q化学平衡について質問します 一度同じことを質問したと思うのですが、またわからなくなってしまいました

化学平衡について質問します
一度同じことを質問したと思うのですが、またわからなくなってしまいました

その際に、画像のような反応があったとして、?をつけました式、

k1/k2=K の式

は成り立たないがどちらも定数だということを教えていただいたのですが
もしこれが成り立たないのであれば

K÷(k1/k2)=[B]=定数

となってしまうと思うのですが、これは辻褄が合わないのではないでしょうか?

よろしくお願いします

Aベストアンサー

[B]というのは、質問者さんの中では、写真に添付している式の反応物Bの濃度という意味だったのですね。
私の最初の回答は、写真の化学反応式をあまり意識せず、一般的にKとk1/k2とは別の物理定数で、
平衡反応では両者ともある定数となるので、その比も定数となって、別に矛盾はないという説明でした。

化学式ではBの2乗だが、実際に反応速度を測定して、反応次数を調べて所、Bの次数が3乗になったという
仮定の反応についてですね。

その場合、定義式だけを見ると K÷(k1/k2)=[B]=定数と成るように感じますね。
でも違います。

平衡定数の定義に出てくる [A][B][C] と反応速度式に出てくる [A][B][C] を
全く同じものとして考えるから混同してしまいます。

平衡定数に出てくる [A][B][C] と 反応速度式の [A][B][C] は
同じ記号で[B]と書いてあっても実際の数値は別物だとすれば、

K÷(k1/k2) は Kもk1/k2も定数なので、その比も定数 だけど、その値は
どのような数値を実際に示すのか? 一概には言えないと言うことです。

ところで、Kは次数がどうであれ、単位は無次元ですよね。
でも、平衡定数の定義式の[A][B][C]にモル濃度の単位(mol/L)を代入すると
次数により、無次元になったり、無次元にならなかったりしませんか?
でも実際は無次元なのです。

熱力学的にKは、-ΔG°=RTlnK で定義されているからと言うことで
理解できればよいのですが、もう少し後に習って下さい。

別の言い方をすれば
平衡定数の[A][B][C]は、モル濃度を示しているのではないのです。
実際は、活量という数値で、そもそも[A][B][C]は無次元の物理量なのです。
ですから、Kは常に無次元になります。
しかし、通常はその活量とモル濃度と数値が近い(ほぼ同じ)場合が多いので
実際の計算では、モル濃度の数値を使う場合が多いのです。

平衡定数における[A][B][C]は、反応が十分進み各濃度が一定値になったときのA、B、Cの濃度の値(とほぼ同じ数値)
時間変化がない値
反応速度式の[A][B][C]は、反応の進行によって刻々と変化をしているときのA、B、Cの濃度(時間によって変化する値)
ということでしょうか。

ですから
>K÷(k1/k2)=[B]=定数  この定数がBの濃度であると考えること自体が間違いであると気付くはずです。
また、
>[B]が定数であるとすれば、[C]/[A]も定数になるということですが、この状態が成り立っている時に、
>Bを加えたら、[B]を一定にするために[C]を作る方向に反応が進んで、[C]/[A]が定数にならなくなってしまいませんか?
上記考えに意味がないことも分かるはずです。

ところで、今回、質問者さんに答えるために少し調べ直しましたが、
k1/k2=K が成立する。Kは無次元ではなく、次数によって単位が存在する・・・と
間違った事を堂々と書いてあるものもあり、驚愕しました。

[B]というのは、質問者さんの中では、写真に添付している式の反応物Bの濃度という意味だったのですね。
私の最初の回答は、写真の化学反応式をあまり意識せず、一般的にKとk1/k2とは別の物理定数で、
平衡反応では両者ともある定数となるので、その比も定数となって、別に矛盾はないという説明でした。

化学式ではBの2乗だが、実際に反応速度を測定して、反応次数を調べて所、Bの次数が3乗になったという
仮定の反応についてですね。

その場合、定義式だけを見ると K÷(k1/k2)=[B]=定数と成るように感じます...続きを読む


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