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

無機化学

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…

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…

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…

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…

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…

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…

量子ドットの特徴、用途について

量子ドット・QDとは 量子ドット(quantum dot)、QDとは、ド・ブロイ波長程度の大きさの領域に電子を閉じ込めた0次π電子系のことである。また、直径が数nmの半導体ナノ粒子のことを量子ドットということがある。 これは半導体ナノ粒子のような三次元的な閉じ込…

遷移金属錯体の色とd-d遷移・電荷移動遷移・配位子の吸収について

遷移金属錯体の色について 遷移金属化合物は多彩な色を示すことで知られている。そのため、遷移金属の塩や酸化物はガラスや陶器の着色剤や絵画の顔料として使われてきた。遷移金属錯体も同様に多彩な色を示す。これらの性質は金属錯体の中心元素が遷移元素で…

原子価殻電子対反発則・VSEPR理論による分子の形の予測

原子価殻電子対反発則(VSEPR理論)について 典型元素によって構成される分子の構造を定性的に予測する古典的な理論として原子価殻電子対反発理論もしくは原子価殻電子対反発則とよばれる理論がある。 英語のvalence shell electron pair repulsion theoryの頭…

金属ナノ粒子と表面プラズモンについて

金属と表面プラズモンについて 金属粒子に衝突した光は電子の光励起を引き起こす。生じる光励起の大部分は、金属の価電子帯の電子の集団的振動である。この金属表面の価電子が集団的に振動励起された状態を表面プラズモン(surface plasmon)という。このよう…

原子の大きさ・原子半径と電子の存在確率の関係について

原子の大きさとは 原子は原子核と電子で構成されている。そのため原子の大きさは電子の存在する場所に大きく影響される。 一方で、原子やイオンの中の電子は無限遠まで存在する確率がある。また明確な境界は存在しないため、様々な状況に適用可能な原子半径…

塩素系漂白剤として使用される化学物質の種類について

漂白剤とは 食品やパルプ、繊維製品などの色素を除き、外観をよくするために用いられる化学物質のことを漂白剤という。 漂白剤として使われる物質は還元力を利用するものと酸化力を利用するものがある。 ハロゲンのオキソアニオンの酸化力はハロゲンの酸化数…

反磁性・常磁性・強磁性・反強磁性について

磁性と磁気双極子・磁気双極子モーメントについて 物質の磁気的性質(磁性)は、原子や分子の軌道を電子がどのように占めているかに影響される。 磁性はグーイ(Gouy)の天秤と呼ばれる装置やスクイド(SQUID)と呼ばれる装置で磁化率を測定することで知ることがで…

スレーターの規則と有効核電荷の計算方法について

有効核電荷とスレーターの規則について 有効核電荷とは着目している電子が感じる中心原子核の電荷である。 有効核電荷を求める方法として、スレーターの規則 (スレーター則、Slater's rule) がある。 スレーターの規則は、ある軌道上にある電子が、他の電子…

焦電効果について

焦電効果とは? 焦電効果とは物質の両端に温度変化を与えたときに、その物質の端面に電荷が発生する現象のことです。例えば誘電体の結晶を加熱すると、その誘電体の表面が帯電します。。この焦電効果のことをパイロ効果ともいいます。また、この焦電効果によ…

電子配置の低スピンと高スピン、錯体について

低スピンと高スピンの電子配置について 分裂したd軌道に電子が1つだけ存在する八面体錯体を考える。 例えばTi3+イオンはこれに該当する錯体を形成する。水溶液中ではTi3+イオンは、[Ti(H2O)6]3+として錯イオンを形成している。このイオンのd電子はt2g軌道を…

超伝導体とマイスナー効果、BCS理論について

超伝導体について 超伝導体とは電気抵抗が0でありマイスナー効果を示す物質である。この電気抵抗が0になった物質のことを完全導体ともいう。しかし、完全導体と超伝導体は同じ意味ではないため注意が必要である。 超伝導と電気抵抗について 低温で物質の電気…

13族元素の特徴とその製法について

13族元素について 13族元素はホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)が当てはまる。 ホウ素は非金属元素であると考えられる場合もあるが、若干の金属的性質ももつため、半金属(メタロイド)に分類されることもある。他の…

絶縁体について

絶縁体について 固体はその電気伝導性によって、金属、半導体(semiconductor)、絶縁体(insulator)の3種類に分類される。 ダイヤモンドは絶縁体である。ダイヤモンドは原子軌道同士の相互作用がゲルマニウムやケイ素よりもさらに強いためバンドギャップが大き…

半導体の分類と電気伝導性について

半導体について 固体はその電気伝導性によって、金属、半導体(semiconductor)、絶縁体(insulator)の3種類に分類される。 半導体の電気伝導率は金属よりもかなり小さい。また、金属とは逆に温度の上昇とともに電気伝導率は増加する。 半導体では、有効核電荷…

金属の電気伝導性について

金属の電気伝導性について 固体はその電気伝導性によって、金属、半導体(semiconductor)、絶縁体(insulator)の3種類に分類される。 金属のエネルギーバンドの特徴は、電子を含むエネルギーバンドのうちエネルギーが最も高い部分が一部しか専有されていないこ…

ウィーデマン-フランツの法則と電気伝導性、熱伝導性について

ウィーデマン-フランツの法則について 金属の性質の一つに熱をよく伝えるというものがある。一方で絶縁体は熱を伝えにくい物質である。 金属の熱伝導性が高いのは、自由電子が熱エネルギーのキャリヤーとなるからである。 金属を局所的に加熱した場合、その…

アレニウスの酸塩基とブレンステッドの酸塩基とルイスの酸塩基について

アレニウスの酸と塩基について 酸(acid)とは水溶液中で水素イオンH+を解離によって放出する物質であり、塩基(base)は水溶液中で水素化物イオンOH-を解離によって放出する物質である。 この定義により決められた酸・塩基のことをアレニウスの酸・塩基という。…

超酸とハメットの酸性度関数について

超酸について 超酸(super acid)とは、純粋な硫酸よりも強い酸性の溶液のことをいう。 水溶液系では、酸性度を表す尺度としてpHが使われるが、超酸のような非水溶媒の酸性度はpH以外の方法で酸性度を表す。なぜなら、pHは0~14の範囲で意味をもつが、超酸は非…

分光化学系列と配位子の電子供与、逆供与について

分光化学系列について 錯体の吸収スペクトルでは、可視部領域付近の弱い吸収帯の吸収極大波長が、配位子によって規則的に変化することが発見された。この遷移はd-d遷移であり、その遷移のエネルギーは配位子場分裂に対応している。そのため、強い配位子場を…

アダムソンの規則について

アダムソンの規則について アダムソンの規則(Adamson's rule)とはCr(III)錯体の光アクア化を総括して得られた、どの配位子が置換するかという経験則である。光アクア化反応とは、水に溶かした錯体に光照射したときに、配位子が水で置換される反応である。 ア…

金属の性質について

金属の定義について 金属とは、ある元素の原子が多数集合して単体となったときに、特徴的な性質を示す物質であり、その元素のことは金属元素と定義される。 特徴的な性質とは次の3つの性質である。 1. 熱伝導性および電気伝導性が高い。また、電気伝導率は温…

錯体の生成定数と配位子置換反応についての解説

錯体の配位子置換反応について 中心金属イオンをM、配位子(ligand)をLで表すようなある錯体を考える。このとき組成がML、ML2、ML3、・・・と表される一連の錯体が生成する場合がある。その具体例として、カドミウムイオンCd2+とアンモニアNH3が結合して生じ…