化学徒の備忘録

化学系の用語や記事や論文をわかりやすく紹介します

結晶・単結晶・多結晶・微結晶についての解説

単結晶と多結晶について解説する。そのまえに、結晶とはどういったものかを確認しよう。 結晶とは 固体のなかでも、その固体の内部を構成している原子や分子、イオンの配列が三次元の周期性をもつものを結晶 (crystal)という。 逆に固体の内部を構成している…

フェーリング反応 (アルデヒドの検出反応) の解説

フェーリング反応とは フェーリング液の銅(Ⅱ)イオンが、アルデヒドや還元糖による還元によって酸化銅(Ⅰ)の赤色沈殿を生じる反応のことをフェーリング反応という。 アルデヒドや還元糖の検出や定量に利用される。 1848年にドイツのフェーリングが考案したため…

塩化セシウム型構造についての解説

塩化セシウム型構造とは 塩化セシウム (CsCl) の構造の単位格子は、セシウムイオン (Cs+ ) が立方体の中心に位置し、頂点にある8個の塩化物イオン (Cl- ) に囲まれている構造である。これは逆に、頂点にセシウムイオンを配置し、中心に塩化物イオンを配置す…

銀鏡反応の手順・反応式の解説

銀鏡反応とは 銀鏡反応 (silver mirror reaction) は還元性有機化合物の検出反応の一つである。Tollensの反応ともいわれる。銀鏡反応を用いる検出法を銀鏡試験という。銀鏡反応を用いてアルデヒドの検出が行われる。 また、銀鏡反応によって金属イオンが析出…

スズペストとナポレオンのロシア遠征失敗の原因の関係

ナポレオンのロシア遠征とスズの関係 1812年6月、ナポレオンは60万人の大軍でロシアに侵攻した。しかし、12月初め、ぼろぼろになった敗残兵がモスクワから退却し、ロシア西部のボリソフ近く、ベレジナ川を渡ったときには、1万人以下になっていた。 フランス…

熱力学第0法則・熱平衡状態の解説

熱力学第0法則とは 系と系が熱平衡状態にあり、同じ状態の系と系もまた熱平衡状態にあるならば、系と系も熱平衡状態であり、系と系の温度は等しい。 この法則を熱力学第0法則という。 これは、数学の公理である かつ であるならば、 と同様である。 熱平衡状…

再結晶と再結晶による物質の精製について

再結晶とは 結晶性物質が溶液や融体からふたたび結晶として析出する現象を再結晶という。また、このための操作のことも再結晶 (recrystallization) という。 再結晶は結晶性物質を適当な溶媒に溶解し、温度、濃度、溶媒の組成、共存する他の物質などによる溶…

ゾルゲル法の解説

ゾルゲル法とは コロイドなどの微粒子が溶液中に分散したゾル状態から、流動性のなくなるゲル状態を経て、固体物質を得る合成方法をゾルゲル法 (ゾル-ゲル法、sol-gel method)という。セラミックスやガラス、金属酸化物などの合成に用いられる。 一般的に粒…

マイクロ波合成と伝導加熱・誘電加熱について

マイクロ波合成とは 混合酸化物などの固体材料をつくる際にマイクロ波 (マイクロウェーブ) が使われるようになった。マイクロ波とは、波長の範囲が約1 mから1 mm、周波数の範囲が300 MHz から300 GHzの電波をさす。 マイクロ波合成では、主に反応速度を速く…

化学反応の物質収支・限定反応成分・反応率について

化学反応式と化学量論式 化学反応を取り扱う場合には化学反応式を考える場合が多い。化学反応式は、反応に関わる成分の間での量的相互関係を表す。そのため、化学工学などでは化学反応式を化学量論式や量論式ともいう。 次のような化学反応式を考える。 この…

物質収支の意味と計算手順について

物質収支とは 化学反応では、反応器に様々な物質が出入りし、多様な物理的、化学的変化が起こる。また、その組成や性状、流量なども変化する。こういった変化を定量的に取り扱い、化学反応を含む装置の一部もしくは全て、およびプラント、工場全体に出入りす…

形式電荷の意味・計算方法の解説

形式電荷とは 分子の電子式で、共有結合に関与する電子を、結合している原子に均等に割りふったときに、各構成原子がもつ見かけ上の電荷のことを形式電荷 (formal charge) という。 形式電荷の計算方法 分子中のある原子に割り当てられた正負の整数の電荷で…

消滅則について解説

消滅則とは 結晶によるX線の回折では、結晶面によるX線の反射はブラッグの条件が満たされたときに起こる。また、その強度は結晶構造因子によって決まる。 空間格子の種類やらせん軸、映進面の有無などによって結晶構造因子となり、反射が出現しない場合があ…

色中心とその種類(F中心・V中心)・形成方法・天然の色中心の例

色中心とは 本来は透明な結晶が、光を吸収して琥珀色や紫色、青色などの色が着いた結晶のようになることがある。これは、結晶の局所構造に由来し、この着色を示す由来となるもとを色中心 (color center)もしくは着色中心という。 色中心は、イオン結晶中の格…

回分操作・連続操作・半回分操作と槽型反応器・管型反応器について

工業的に利用される反応装置の構造と操作法は非常に複雑である。これを理解するために、基本的な操作法と、反応器の形状について紹介する。 反応器の操作法 反応器の操作法は大きく分けて回分操作、連続操作、半回分操作の3つに分類することができる。 回分…

化学プロセスの開発の流れ

化学プロセスとは 化学製品の原料に対して化学的、物理的変化を与える工程を経て、化学製品は製造される。この製造工程のことを化学プロセスもしくはプロセスという。 特に企業では、この化学プロセスの開発が行われている。そして化学プロセスの開発は具体…

オストワルト法(アンモニア酸化法)・硝酸の工業的製法について

オストワルト法 オストワルト法はアンモニア酸化法ともいわれ、アンモニアを酸化して硝酸を製造する方法である。現在の硝酸の製造はほぼオストワルト法が使われている。 1902年にF.W. Ostwaldによって開発されたことからオストワルト法と呼ばれている。Ostwa…

スペクトルの意味について

スペクトルとは 理科、科学、物理、化学などで、スペクトルはよく登場する単語です。辞書にもよりますが、意味は大きく2つです。 (1)複雑な組成をもつものを,共通の要素で分析し,配列したもの(2)光を分解し,波長の順に並べたもの. 引用元:イミダス2018…

ブレンステッド酸点とルイス酸点について

酸点とは 固体酸において酸性を示す表面サイトのことを酸性中心(acid center)もしくは酸点(acid site)、酸性点(acidic site)という。 酸点のうち代表的なもとが2種類あり、酸性を示す表面のヒドロキシ基のことをブレンステッド酸点 (Brønsted酸点)、露出した…

ヨウ素酸化滴定とヨウ素還元滴定について

2種類のヨウ素滴定法 ヨウ素滴定は酸化還元滴定のうちの1つであり、ヨウ素滴定には2種類の方法がある。ヨウ素の酸化作用を利用する滴定を、特にヨウ素酸化滴定 (直接滴定、ヨージメトリー、iodimetry)という。ヨウ化物イオンの還元作用を利用する滴定を、ヨ…

酵素の基質と反応特異性・基質特異性・最適pH・最適温度の解説

基質と活性中心 酵素の反応特異性と基質特異性、光学特異性 酵素の鍵と鍵穴説 酵素の最適pH 酵素の最適温度 基質と活性中心 酵素作用によって変化を受ける物質を基質(substrate)という。 酵素は触媒の一つなので、基質と比較して微量でその機能を発揮する。…

合金と置換型固溶体・侵入型固溶体・金属間化合物について

合金について 合金(alloy)とは、異なる金属元素が混じり合った物質である。溶けた金属を混ぜ合わせてから冷却してできる固体であり、金属の性質を示す。一般的に合金は電気陰性度が同程度である電気的に陽性の2種類の金属から生成することが多い。 合金は一…

ロンドン方程式の古典電磁気学からの導出

ロンドン方程式の古典電磁気学からの導出 ロンドン方程式を古典電磁気学から導出する。 電気抵抗をもつ普通の導体では、電場を印加した場合の電流密度は電気抵抗をとすると次のようになる。 超伝導体の場合、電気抵抗は0であるため、電気素量を、電子の質量…

超伝導体のマイスナー効果とゼロ磁場冷却・磁場中冷却

マイスナー効果について 1933年にマイスナー(Meissner)とオクセンフェルト(Ochsenfeld)は転移温度以下の磁場中ある超伝導体周辺の磁束分布を測定し、超伝導体内の磁束密度が常に0であることを発見した。超伝導体では、外部磁場が存在している環境でも、磁束…

超伝導体の性質と臨界磁場について

超伝導体と臨界磁場について 超伝導状態が実現するためには、温度が転移温度以下である必要があるが、外部磁場にも条件がある。 超伝導体に外部磁場をかける場合を考える。 超伝導体にかける外部磁場を強くしていくと、ある臨界値以上では超伝導状態が破壊さ…

Fermi-Dirac分布関数の導出

Fermi-Dirac分布関数を導出する。 とり得るエネルギーはであるとする。 各エネルギー準位に個の縮退した状態があり、そこに個の粒子が配置されるとする。ただし、とする。 そこでエネルギー準位の個に縮退した状態に、個の粒子を配置する場合の数を考えると…

Langmuirの吸着等温式の導出

Langmuirの吸着等温式の導出 Langmuirの吸着等温式(Langmuir式、ラングミュアの吸着等温式)は吸着等温式の中でも古いものの一つである。 このLangmuir式の導出は、次の仮定からはじまる。 固体面に吸着席があり、そこには一つの分子(原子)のみが吸着する。ま…

自然素材系塗料と樹脂系塗料について

塗料について 塗料は素地となる材料の表面に塗ると、乾燥し表面に固着して皮膜を作る。 そのため塗料は材料の保護や着色、光沢などの美観、防火などの機能の付与などの目的で使用される。 塗料は原料によって、自然素材系塗料と樹脂系塗料に大きく分類するこ…

吸着等温線と各タイプの特徴について

吸着等温線・吸脱着等温線について 単位量の吸着媒あたりの吸着量()を温度()一定の条件下で圧力()の関数として測定し、吸着量()と相対圧()の関係を表した曲線を吸着等温線とよぶ。ここで、は気体の温度での飽和蒸気圧である。 IUPACでは下に示すI~VIまでの6…

核反応の機構、複合核モデル、直接過程について

核反応の機構を説明するモデル 核反応の機構を説明するモデルとして、複合核モデルや直接過程とよばれるモデルがある。これらは核反応の種類を限定すると、核反応の機構をよく説明できるモデルである。 複合核モデルについて 複合核モデル(compound nucleus …