理論化学　第１節　物質の状態

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• 結晶

  粒子が規則的に配列している固体。おもに金属結晶、イオン結晶、分子結晶、共有結合の結晶

• 結晶格子

  結晶中の規則正しい粒子の配列構造のこと

• 単位格子

  結晶格子の最小のくり返し構造のこと

• 配位数

  ある一つの粒子に着目したとき、その粒子に最も近い他の粒子の数

• 非晶質

  構成単位の配列に規則性をもたずに集合した固体物質

• アモルファス（無定形）

  規則性のない構造の状態

• アモルファス金属

  原子が不規則に配列した金属のこと。高温で融解した金属を急速に冷却することで得られる。強靭性、耐腐食性、優れた磁気特性など、通常の金属にはない特徴をもつ

• アモルファスシリコン

  ケイ素原子の配列が不規則な非晶質。ケイ素の結晶に比べて安価で、薄膜にでき、太陽電池や液晶パネルなどに広く利用されている。

• 金属結晶

  金属元素の原子同士が金属結合で引き合い、規則正しく配列してできる結晶。体心立方格子、面心立方格子、六方最密構造

• 体心立方構造

  配位数：８、充填率；68％　面の対角線で原子が接している。

• 体心立方格子

  配位数：12、充填率74％　立方体の対角線で原子が接している

• 六方最密構造

  配位数：12、充填率74％

• 充填率

  結晶の体積のうち原子の体積が占める割合。　充填率＝単位格子中の原子の体積/単位格子の体積

• イオン結晶

  イオン結合によってできる結晶。塩化ナトリウム型、塩化セシウム型、硫化亜鉛型など。　陽イオンと陰イオンの大きさの比によって構造が決まる。　　安定NaCl＞CaCl＞ZnS不安定

• ファンデルワールス力

  分子間にはたらく、弱い静電気力。分子量が大きくなるほど強くなる。

• 水素結合

  非共有電子対をもつ電気陰性度の大きい原子（F, O, N)同士の間に、Ｈ原子を挟んで結合される結合

• 氷の結晶

  水分子同士が水素結合で互いに結びついており、隙間の多い構造。水になると一部の水素結合が切れ、自由になった水分子が入り込む→密度が液体の水より小さい。

• 融解熱

  固体1molが液体になるときに吸収する熱量。純粋な物質では、固体のすべてが融解して液体になるまで、温度は融点のまま保たれる→固体の規則正しく並んだ粒子を崩すのに使われる。　一般的に蒸発熱より小さい

• 凝固熱

  液体1molが固体になるときに放出する熱量。純粋な物質では、液体のすべてが凝固して固体になるまで、温度は凝固点のまま一定に保たれる。凝固熱と融解熱の値は等しい

• 蒸発熱

  液体1molが気体になるときに吸収する熱量。一般に蒸発熱は融解熱より大きい

• 沸騰

  液体の温度を上げて沸点に達すると起こる、液体内部からも起こる蒸発。沸騰している間は純粋な物質では、液体のすべてが蒸発して気体になるまで、温度は沸点のまま一定に保たれる→液体の分子の分子間力を振り切って気体になるのに使われる

• 凝縮熱

  気体1molが液体になるときに放出する熱量。純粋な物質では、気体のすべてが凝縮して液体になるまで、温度は一定に保たれる。凝縮熱と蒸発熱の値は等しい。

• 昇華熱

  固体1molが気体になるときに吸収する熱量。

• 物質を構成する粒子間にはたらく力の大小

  共有結合＞イオン結合、金属結合≫水素結合＞ファンデルワールス力

• 大気圧

  地表をとりまく空気の圧力。

• 標準大気圧

  1.013×10⁵Pa＝760mmHg=1atm(1気圧）

• 気液平衡

  単位時間あたりに蒸発する分子の数と凝縮する分子の数が等しくなり、見かけ上、蒸発も凝縮も起こっていないような状態

• 蒸気圧曲線

  蒸気圧（飽和蒸気圧）と温度の関係を表した曲線。

• 飽和

  気液平衡の状態にあるとき、容器内の気体として存在する分子の数は一定

• 飽和蒸気圧（蒸気圧）

  飽和状態のときの気体が示す圧力。同じ空間に他の気体が存在しても存在しなくても同じ温度なら変わらない。同温で液体が存在するかぎり、容器の体積や液体の量に関係なく蒸気圧は一定の値である

• 沸騰

  水蒸気圧が圧力（大気圧）に等しくなり、液体の内部からも水蒸気が泡となって発生する現象。

• 状態図

  ある温度・圧力のとき、その物質がどのような状態であるかを示した図

• 臨界点

  液体と気体の中間的な性質（液体の溶解性と気体の拡散性）をもつ状態（超臨界状態という）で存在する。

• 超臨界流体

  超臨界状態の物質

• 三重点

  固体、液体、気体が共存している状態

• ボイルの法則

  温度が一定のとき、一定量の気体の体積Vは、圧力ｐに反比例する　ｐ₁Ｖ₁＝ｐ₂Ｖ₂

• シャルルの法則

  圧力が一定のとき、一定量の気体の体積は、その温度を１℃上昇させるごとに、０℃のときの体積の1/273ずつ増加する。Ｖ₁/Ｔ₁＝Ｖ₂/Ｔ₂

• ボイル・シャルルの法則

  一定量の気体の体積Ｖは圧力ｐに反比例し、絶対温度Ｔに比例する。　p₁Ｖ₁/T₁＝ｐ₂Ｖ₂/Ｔ₂

• 気体の状態方程式

  pV=nRT pV=m/MRT M=mRT/pV M=dRT/p

• 分圧の法則

  混合気体の全圧は、その成分気体の分圧の和に等しい

• 体積・温度一定では

  分圧の比＝物質量の比

• 圧力・温度一定では

  分圧の比＝体積の比

• モル分率

  全圧分の分圧の割合　気体の物質量の割合を表す。　混合気体中の成分気体の分圧は、全圧にモル分率をかけることによって求められる

• 平均分子量

  混合気体の成分気体の分子量にモル分率をかけて足し合わせたもの

• 実在気体

  実際に存在する気体　分子自体の占める体積があり、分子間力が働く。状態変化が起こり、厳密には気体の状態方程式が成り立たない

• 理想気体

  あらゆる条件下で気体の状態方程式に従う仮想的な気体。　分子自身の占める体積は０、分子間力は働かない。常に気体として存在し、気体の状態方程式が完全になり立つ

• 実在気体を理想気体としてみなす

  高温、低圧

• 半透膜

  溶液を構成する一部の成分は通すが、他の成分は通さない膜

• 浸透

  半透膜を通って溶媒分子が水溶液中に移動する現象。濃度の差を軽減するために起こる

• 浸透圧

  溶媒が半透膜を通って浸透しようとする圧力。溶媒と水溶液の液面を同じ高さに保つ→水溶液側に圧力を加える。浸透前の水溶液の浸透圧＝液面に加える

• ファントホッフの法則

  希薄溶液の浸透圧は、溶質の種類に無関係で、溶液のモル濃度〔mol/L〕と絶対温度に比例する。　Π (浸透圧[Pa])=c (モル濃度[mol/L])×R(気体定数[mol・K]×Ｔ(絶対温度[K])

• Π＝cRT

  ΠV=nRT M=mRT/ΠV

• 水和

  溶質粒子が水分子を引き付ける現象

• 親水基

  極性をもち水和しやすい基

• 疎水基

  無極性で水和しにくい基

• 溶解平衡

  単位時間あたりに水和して溶解する粒子の数と、溶液から結晶に戻って検出する粒子の数が等しくなり、見かけ上、溶解も検出も起こっていないような状態　飽和溶液などで起こる

• 水和物

  結晶中に水分子を一定の割合で含んでいる物質。結晶中の水分子を水和水という

• 無水物

  水和水をもたない化合物

• ヘンリーの法則

  温度が一定のとき、一定量の液体に溶ける気体の質量（または物質量）は、液体に接している気体の圧力（混合気体の場合は分圧）に比例する

• 質量モル濃度

  溶媒１㎏当たりに溶けている溶質の量を物質量[mol] で表した濃度　単位はmol/kg 　質量モル濃度[mol/kg]=溶質の物資量[mol]/溶媒の質量[kg]

• 揮発性物質

  常温で気体になりやすい物質

• 不揮発性物質

  常温では気体にならない物質

• 蒸気圧降下

  不揮発性物質を溶かした溶液の蒸気圧が溶媒分子の割合が減少することで、純溶媒の蒸気圧より低くなる現象。希薄溶液では溶媒に溶けている溶質の分子やイオンの質量モル濃度に比例する

• 沸点上昇

  沸点が純溶媒よりも高くなる←不揮発性物質を溶かした溶液では、蒸気圧降下が起こるため、溶液の蒸気圧を外圧と同じにするためには純溶媒よりも高い温度にしなければならない

• 沸点上昇と質量モル濃度の関係

  希薄溶液の沸点上昇度Δt[K]は、溶質の種類に無関係で、溶液の質量モル濃度ｍ[mol/kg] に比例する。　Δt=Kb(モル沸点上昇度)×ｍ

• モル沸点上昇度　Kb[K・kg/mol]

  質量モル濃度1mol/kg 当たりの沸点上昇度。　溶媒の種類で決まる比例定数

• モル質量Ｍ[g/mol]の非電解質w[g]が溶媒W[kg]に溶けているときの質量モル濃度

  m=w/M/W=w/MW

• 沸点上昇度や凝固点降下度をΔt[K]、モル沸点上昇度やモル凝固点降下をK[K・kg/mol] とすると

  Δt=Km=k×w/MW M=Kw/ΔtW

• コロイド粒子

  ふつうの分子やイオンより大きい、直径が10⁻⁹ｍ(１nm)から10⁻⁷ｍ(10²nm)程度の粒子

• ゾル

  コロイド粒子が沈殿しないで溶媒中に分散している溶液。コロイド溶液

• ゲル

  ゾルが固まったもの

• キセロゲル

  ゲルを乾燥させたもの

• 分散質

  分散しているコロイド粒子

• 分散媒

  コロイド粒子を均一に分散させる物質

• 分散系

  分散質と分散媒をあわせた総称

• エーロゾル（エアロゾル）

  分散媒が気体で、分散質が液体または固体のコロイド

• 乳濁液（エマルション）

  分散媒が液体で分散質も液体のコロイド

• 懸濁液（サスペンション）

  分散媒が液体で分散質も固体のコロイド

• 分子コロイド

  一分子でコロイド粒子の大きさをもつ、タンパク質やデンプンなどの粒子が分散したコロイド

• 会合コロイド（見せるコロイド）

  粒子が多数集まった集合体（ミセル）、セッケンのようなコロイド

• チンダル現象

  コロイド粒子が普通の分子やイオンより大きく、光を散乱させるため、光の通路が輝いて見える現象。

• ブラウン運動

  熱運動している分散媒がコロイド粒子に不規則に衝突するため、コロイド粒子が絶えず行う不規則な運動

• 透析

  半透膜を用いてコロイド粒子を分離・精製する操作

• 電気泳動

  コロイド溶液に直流の電圧を加えることで起こる、コロイド粒子が自身が帯電している電荷とは反対の電極の方に移動する現象

• 塩析

  親水コロイドに多量の電解質を加えることで中和して沈殿する現象

• 凝析

  疎水コロイドに少量の電解質を加えることで沈殿する現象。コロイド粒子の持つ電荷と反対の符号で価数の大きなイオンほど有効

• 保護コロイド

  疎水コロイドに一定量以上の親水コロイドを加えることで、親水コロイドが疎水コロイドを取り囲み、少量の電解質で凝析が起こりにくくする働きをする親水コロイド

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