化学の基礎 II(A)6 (20071130)

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07h3084

様々な結合がありますが, それぞれの結合の強さはどのようなものなのでしょうか? M:例えば同じ共有結合といっても, 元素の組合せにより, あるいはそれを含む分子により, その強さは異なります. しかし, 原子量 12 の炭素が互いに単結合しているダイヤモンドは常温で固体ですが, 原子量がすこし大きい 20 のネオンは気体ですね. ここから, 共有結合の方がファンデルワールス力よりも強そうだと考えられませんか ??

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06m2169

絶縁体はエネルギーを沢山使うために電子が移動できないわけですが, 何かしらのエネルギーを十分に加えたら木材なども導体になり得るでしょうか. M:絶縁体か導体かは, バンドのエネルギーで決まっています. 何かしらのエネルギーを十分に加えると, 物質のバンド構造が変わるのでしょうか ?

07m2138

フェルミ準位の所を切断すると電子は規則正しく並んでいるのですか? M:フェルミ準位とはエネルギーレベルの事ですけど, どうやって切断するのでしょうか ? どこに電子が並ぶというのでしょうか ??

07m2148

S-S結合は「粒子のキャッチボール」というが, 粒子は一体どのような軌道で動いているのか? 不規則に動いているものなのか? M:

「結合」という現象の理解の仕方として「キャッチボール」とたとえただけです. 現実のキャッチボールのように, ある瞬間には粒子が一方にいて, 間の空間を飛行して, 別の瞬間には他方にいる, というように交換される粒子が運動しているわけではありません.

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07m2214

半導体に極限まで熱を加えても「導体」にならないのですか? M:「極限まで」加えれば, 伝導帯にも電子が入ることになるので, 電導性をもつことになるかもしれませんネ. でもそれを「導体」と呼ぶかどうかは, わかりません. そもそも「極限まで熱を加え」たときに, その物質が元の形状を保っているとは思えませんが......

07m2225

共役[「きょうやく」とルビ]というのは2重結合のときだけですか? 3重結合のことは言わないのですか? M:二重結合が共役する原理を考えると, 三重結合では, どうでしょうかね ?

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07m2401

○偏光面を回転させる分子がもつ条件で, p.59で「sp³混成をした中心元素が−」ってあるのですが, 条件に「sp³混成をした」というのは必要なのですか? //○鏡像異性体があるっていうのはわかったんですが, これは意図的にどちらか1方の方だけ作るというは可能なのですか? もしできるとしたらサリドマイドの毒性の部分を抜いてラセミ体じゃなくしてやればいいと思うのですが. M:前者については, 不斉炭素について復習してください. 後者については, 授業中で野依先生の話をしましたし, 生物は鏡像異性体のうちの一方だけを作っていますね. また, サリドマイド剤の現在での取扱いについては, 御自分で調べてみてはいかがでしょうか.

07m2419

生体はすべてD体でL体の砂糖は甘くないと言っていたが, それは吸収されずに排泄されるということなのか. それとも吸収され, 分解されて, D体の物質になるのか? M:(舌で)甘味を感じることと, (腸で)吸収されることは, 異なることだと思うのですが...... さらに体内で何のためにD体の糖を合成するのでしょうかね ? そのために必要なエネルギーはどうするのだろうとか, 考えませんでしたか ??

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07s1023

電気を導びたい[ママ]ものには, 導体を用いて, そうでない物には絶縁体を用いるが, 半導体は, どういうときに用いるのか. M:トランジスタとか IC (集積回路) とか LSI とかが, 何でできているか, 調べてみてはいかがでしょうか ?

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06s2003

+と-は引きあい, 同符号同士は離れあうという, この力は何故存在するのでしょう? M:さて, どうしてでしょうかね. 科学は, その力がどう働くかを明らかにしますが, 何故存在するかは管轄外ですね.

06s2033

今回は特に疑問点はありません. M:そうですか. しかし, 提出物が要件を満足していないことには変わりありませんね.

07s2001

結合のエネルギーが高い低いなどの判断は どのような方法で判断されているのですか? M:定義からして, 切ってみるのではないでしょうか ? 他の方法もあるかもしれませんので, 調べてみてはいかがでしょうか. 何かわかったら, 教えてくださいね.

07s2002

半導体はSiを用いるものが特に有名だと思いますが 他の原子を用いるものもあるのですか? M:え ? Ge を用いるのも有名だと思いますけど......

07s2006

「iPS細胞の発見」[発見に圏点]とメディアで騒がれていますが, 「発見」[発見に圏点]ということなのですか? M:何をもって「発見」と言っているのですか ? そのメディアの言うことは, 正しいのでしょうか ?

07s2007

「数学ができる〓物理ができる」[〓は両方向に矢のついた矢印]は何条件だと思いますか? M:質問の意味がわかりません. 両矢印は何を意味しているのでしょうか ? また, 「」内の分が何らかの条件であることと, その真偽は別ですね.

07s2010

電池には, アルカリ電池とかマンガン電池などありますが, 何が違うのですか? M:もちろん, 名前と成分がちがいますね. それがどうかしましたか ?

07s2011

化学で証明できないものってありますか. M:ゲーテルの不完全性定理から, 真偽が決定できない命題が存在することがわかっていますから, もちろん化学をもってしても, その命題が真である(あるいは偽である)ことを証明できないのは明らかですね.

07s2012

普通の水にはいろいろなものが溶けているから, 一回の蒸留だけでは物質を全て取り除くことはできない. しかし蒸留をくりかえすと同位体の組成が変わってしまう. それなら, 純水とは何ですか? 純水は作れるのですか? M:あなたのいう「純水」の定義は何ですか ? ある水が, その定義を満足してるかどうか, どうやって確認しますか ?

07s2014

不斉炭素の手の先はなぜ1つの元素ではなく, 固まりなのか. つまり, 2番目の炭素だと[グルコースのフィッシャー投影図に書き込みしたもの]のようになるけれど, 2番目の炭素と直接つながっている[十字の先にCOCHの図]のようにはならないのか. M:何のために「不斉炭素」というものを考えるのでしょうか ? 1つの元素だけで, その目的に叶いますか ?

07s2015

炎色反応によって発生する光のスペクトルを計ることで元素がわかるのならば, 実際には行くことの出来ない遠い天体も光が届いていれば元素情報を得ることは可能なのですか? M:天体(の組成)に関する現在の常識を勉強してはいかがでしょうか. あるいはヘリウムの発見の歴史とか.

07s2016

半導体はよくコンピュータの基盤に使われますが それはなぜですか? M:「基盤」が何を指しているのか, よくわかりませんが. 役に立つからじゃないですか ?

07s2017

水は4℃で密度が最大になりますが, 実際に目で見える変化はまったくないように見えます. 目で見てわかるような方法はありますか? M:4 ℃かどうかは目に見えませんけど, 池で水面に氷が張っても底は凍っていない状態なんかは, 氷近辺の 0 ℃の水よりも, 底の(すこし高い温度の)水の方が密度が大きいということでは ?

07s2018

いい質問って何ですか. M:サポートウェブページで, 少し言及していますが.

07s2019

絶縁体内を電子が自由に行き来するには具体的にどれ程のエネルギーが必要なのか? M:バンドギャップは, 物質により異なるので, 具体的なエネルギーの値は, それぞれで異なるとしか言えないと思います.

07s2022

分子結晶には分子間力が働いているのですが, 分子間力は結合の力が弱いのですが, なぜ結晶になると強いのですか? M:「結晶になると強い」って, どういうことでしょうか ?

07s2023

なぜ粒子は特に外力が与えられないとき, 一ヶ所にとどまらずにうごきまわるのか? M:外力が働かないのなら, 運動量とかエネルギーとかは保存されるというのが, 物理学の教えるところでは ?

07s2024

光学異性体の中で生物学的な活性をもっているのはなんですか. M:あなたの言う「生物学的な活性」とは何ですか ? 世の中にはゴマンと物質があるのですが, それを持たない光学異性体って, あるのでしょうか ?

07s2025

ブラックホールは存在すると思いますか? M:あなたは, どう思いますか ? わたしの思いを聞くことに, どんな意味があるのでしょうか ?

07s2026

水素結合は水素が行き来して結合しているわけだが, 水素以外のものが行き来しても結合できるのか. //この紙を書く時間も考慮してほしいです. M:質問の意味がわかりません. 「結合」を粒子の交換と見立てているのですが, その結合を水素結合に限る理由が思い当たらないのですけど... ていうか, 共有結合とか(イオン結合の)クーロン力とかについても, 授業で話したハズなのですけど...

07s2027

インターネットがつながってないので質問がみれません. どうしたらいいですか. M:この答えをどうやって見るつもりだったのでしょうか ? 金庫の中に鍵を入れてるみたいですね.

07s2029

粒子間は実際は引力, 斥力しかなく, 結合性なんたらとかは人間様の考えやすいように作った...でいいんですか? M:「いいんですか?」といわれても, 質問の意図がわかりません. 科学的な事実は, 科学者の合意でしかないとでも言うのでしょうか ?

07s2030

共役で枝分かれしている分子はどういうふうに動くんですか. M:何の分子のことを言っているのでしょうか ? ここで「動く」とは, 何の意味でしょうか ?

07s2034

今日の授業で, 絶縁体や半導体の話をされていましたが バンドにできるすき間[「すき間」に圏点]は人工的につくるのですか? M:原子の軌道から生じるエネルギー準位ですから, 人工的にこじ開けるものではありません. それとも, 人が原子を並べて物質を作ることで, バンド構造を作ることを言っているのでしょうか ?

07s2035

異性体のある物質を, 異性体に変える事ってできますか? もしできるのだとしたら, どのような方法がありますか? M:え ? 結合を切って, つなぎ直すのですから, 化学反応でやれば良いのでは ? もっとも, 切り取った原子と同じ原子がくっつく保証は全くありませんが.

07s2036

導体, 絶縁体, 半導体の話をしていましたが, 絶縁体と半導体の境界は どこからですか? (どの程度のギャップエネルギーが境界なのか) [ギャップ大とギャップ小のバンドの図] M:知りません. 固体物理を勉強して, わかったら教えてくださいね. その前に, 絶縁体と半導体の間に厳密な境界線を引いて区別することに, どんな意味があるのかも教えてください. そして, もし境界線を引けたとして, その境界線の直前と直後は, 厳密に区別できる程に異なっているのでしょうか ?

07s2038

超伝導でのクーパーペアについてですが, クーパーペアが電気抵抗の原因である散乱をしないのはなぜですか. M:知りません. 勉強してわかったら, 教えてくださいね.

07s2040

共役のところがよくわかりませんでした. M:そうですか. これは感想であって質問ではありませんね. ということで, 提出物が要件を満足していません.

07s2041

何かでダイヤモンドは燃えるって聞いた気がするんですけど, 本当ですか? M:そのネタ元の信頼性は ? ところで, ダイヤモンドの構成元素が燃焼してできる化合物は何でしょうか ? それってアリエナイものなのでしょうか ?

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還元漂白は複色するのに, どうして酸化漂白は復色しないのですか? M:「還元漂白」とか「酸化漂白」って, 何のどんな反応ですか ? そして「復色」は ?

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07s4008

教科書の67ページの9行目に「次の瞬間には別のH^δ+とO^δ-の間で結合が生じているという動的な関係」とありますが, なぜ特定の分子間だけで結合しないのですか? M:その特定の相手しか選べない理由は何ですか ? そもそも特定の分子が存在するのでしょうか ? 激しく熱運動しているし, 水素原子を交換しているのに.

07s4018

化学に関する歴史で, 一番最初の発見は何ですか. また, それは誰がいつしたのか教えて下さい. 自分で調べてみても, 分かりませんでした. M:何をどう調べたのでしょうか ? 科学史の本を一冊でも読んだのでしょうか ? 「化学に関する発見」とは具体的に何ですか ? そもそも「一番最初の発見」であるかどうか, どうやって確認しますか ?

07s4020

なぜ電子はできるだけ広い空間に存在確率をおくように広がろうとするのですか. M:教科書ではエントロピーで説明されていたと思うのですが, それでは理解できなかったのでしょうか ? エントロピーについて復習してみてはいかがでしょうか.

07s4033

のりやひものようなものを使って, 原子同士や分子同士をくっつけることはできるのか. M:その「のりやひものようなもの」は, 何でできているのでしょうか ?

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07s5017

なぜ半導体や絶縁体は温度が上がると抵抗が下がるのに, 導体はその逆なんでしょうか. M:固体物理を勉強してはいかがでしょうか ?

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導体の話題について 空部分と電子がつまっている部分の距離をdとすると, コンデンサーのようにdが小さい程エネルギーが大きくなる様だが, 2つの間に静電気力などが生じたらdを一定に保つのは難しいと思いませんか. M:「空部分と電子がつまっている部分」とか「距離」が, 何を意味しているのか, もう一度確認してはいかがでしょうか.

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06s6059

Cは4族ですが どうして半導体に使われないのですか? Siは使われているのに. //これのせなくていいですが... M:半導体の性質を持たないからではないでしょうか ? また載せてない部分については, わたしもそう思います. でも...以下自粛.

07s6016

原子が増えて行く事で軌道のエネルギー差が小さくなっていって, ほとんど差が無くなって連続体のようになるのは理解したのですが, 絶縁体や半導体が2つに分かれていて, 間が空いているのはどうやってそうなっているのですか? 初めから分かれているのか, 何かをして2つに分けるのかが知りたいです. M:簡単のために原子の持つ軌道を一つに限りましたが, 現実にはそうじゃありませんよね. そしてそれらの軌道のエネルギーがどうなるか/どうであるかも, 授業で説明したのですけどね......

07s6043

炭素は結合に使われていない電子をベンゼンのような結合をつかって伝導することができるが, ブタジエンのようなH₂C=CH-CH=CH₂の結合は, 他から電子をもってくることができれば, その結合の中を電子が電気回路のように伝導すことができるのか. M:白川先生のノーベル化学賞について, 調べてみてはいかがでしょうか.

07s6052

キャッチボールの話をしましたが, 粒子のキャッチボールは, 常におこなわれていると考えていいのですか? M:キャッチボールを中断(そして再開)あるいは止める理由は何ですか ?

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06a1009

便宜上ということですが, なぜ化学はそんなややこしくしたのでしょうか? M:「便宜」という言葉の意味を, わかっているのでしょうか ? あと, 原子価の概念とか.

07a1001

[水分子間の水素結合の図]ということですが 水以外のものと, 電子のかたよりによって結合しているものは 水素結合といえるのでしょうか? M:水素結合は, 水に限るものではありませんが, 水素が関与しないものは, 水素結合とは言わないでしょうね.

07a1005

共役のところで電子はその領域の外へ出ないと言ってましたが, 反対の結合まで行くのですか. M:「反対の結合」って何ですか ? π結合の由来となる原子軌道がどう配置されてどう重なっているかを考えれば, 電子の動く範囲に見当がつくのではないでしょうか.

07a1006

毛が抜けるという現象は結合がきれて抜けおちるのですか. M:毛が抜けずにいるということに, 何らかの結合が関与しているのなら, そう言えるかもしれませんネ.

07a1011

金属元素はそれぞれ電導率[ママ]が異なるが, この差は単純に電子の軌道の違いに起因するものなのでしょうか? M:まあそれでもいいけど, なぜ軌道が違うと伝導率が異なるかという謎が残りますね. いずれにしても, モノゴトが, なんでもかんでも単純だったら, つまらない人生だと思いませんか ?

07a1024

Cの同素体の話でグラファイト, ダイヤモンド, フラーレンの話がありましたが, 同じ元素でありながら結合の構造が変化するきっかけは何ですか? M:一つは, 温度とか圧力とかでしょうかね.

07a1026

共役が起こることで得られるメリットやデメリットはありますか. また身近でもよく起こっている現象ですか. M:分子や原子や電子は, 自分の利害など考えないでしょうね. また, ある分子が損得を考えて, 今は共役しておこうとか, 止めておこうとか, 判断するとは思えません. するかしないかは, ただエネルギー的に安定化する方向に進むだけ. ということで, エネルギー的に安定化するというメリットがありますね. 然るべき構造をしていれば, するとしか言いようがないのではないでしょうか ?

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07a2008

絶縁体と半導体とを区別するギャップのきょりはどのくらいなのですか. M:07s2036 参照.

07a2028

バンド理論の説明で, (共有?)結合している原子の数がアボガドロ数に近くなると個々の電子軌道の距離が近くなり, 電子が自由に移動できるようになると説明しましたが, それだと, 電子がそれぞれの原子の軌導[ママ]上を移動するのは, エネルギーの低い部分が中心になりますが, それがどのくらいの割合で低い部分に集まる, またはランダムで移動するのか説明が必要では? そうしないと, 電子が完全に下に溜ってしまうなら, 移動は全くおこらないことになり, 完全にランダムならそもそもフェルミ準位が存在せず, 電子が軌導[ママ]を均一に埋めたグレーの状態になってしまいます. そもそも電子の集まり方に傾り[ママ]があるのは『エントロピーは増大する』に矛盾するのでは? M:電子はフェルミ粒子ですから, フェルミ統計に従います. 今までに出てきた言葉で言えば, パウリの排他律というものもあります. あとは, 固体物理を勉強してくださいね.

07a2034

非結合性軌導[ママ]というのは何ですか? M:結合性(結合に寄与)でも, 反結合性(解離に寄与)でもない軌道.

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07a4004

バンド同士のギャップの大きさを変えることはできるのか. また, もしできるなら絶縁体は半導体に, 半導体は絶縁体にできるのか. M:07s2034 参照.

07a4009

[π結合の図]このp軌道のかさなりとは どういうことですか. M:そのまんま, 重なりなんですけど. これのどこがわからないのでしょうか ?

07a4034

あまり, 共役の所があまり分からなかったのですが, π結合が強いとどうなるんですか? またπ結合は, σ結合を何個でもはさんでいいのか. M:強いにも限度があるとは思いますが, まあそれだけのことだと思います. σ結合が強かったからといって, 特にどうというわけじゃないし. // で, σ結合を何個もはさんだπ結合って, どんなことをイメージしているのでしょうか.

07a4038

重力が量子化されれば, 何に役に立つのか. M:なんか勘違いしてると思われますけど. まあ敢えて言えば, TOE の構築に役に立つでしょうね. 量子論と相対論の統合に役立つでしょう, ていうかその結果かな.

07a4039

グラファイトがダイヤモンドと同素体であるなら, グラファイトからダイヤモンドを作ることは可能ですか? M:可能なんじゃないかと思います. でもこれはわたしの思いですから, できるかどうか, あなたがきちんと調べてくださいね.

番号・氏名記載無し

化学の質問ではないんですけど, 一度質問してみたかったので, 答えてくれたら幸いです. 金八先生ってどうおもいますか? 実際あのような方がいらっしゃると生徒側としては本当に尊敬できます. 本当に化学の質問じゃなくってすいません. 教師の方たちに直接質問しづらくて... M:別に質問の分野を限定したつもりはありません. 質問の面白さによって評価されるだけですが. で, 金八先生ですが, こういう質問には答えようがありません. なぜなら, 「金八先生」の中に何を見ているかは, 人によってことなるからです. そしてもうひとつ, 物語の中の人物であって, 現実には存在しない人物なので, 非現実的なまでにカリカチュアライズされているだろうからです. おわりに, わたしは興味がないのでそのドラマを見ていないので, 彼がどんな人物だかわかりません.