化学の基礎 II(A)6 (20080201)

(M:以下に宮本によるコメントを随時追記, なお解答ではない.)
(とりあえず全員の質問を載せました, まだ工事中です (20080201); コメントつけました (20080219))

h3

07h3084
触媒は化学平衡に影響を与えますか ? M:触媒は, 反応の途中の経路を変えるものです. 始状態と終状態のエネルギーを変えるものではありません. しかし, 途中の経路が変わった結果, (触媒無しと比べて) 異なる生成物ができるかもしれませんネ. ということで, これらの二つの場合において, 化学平衡に影響あると言えるでしょうか ?

m21

06m2169
授業を聞いてノートをとるので精一杯で, 疑問もうかびませんでした. 特に繊維状態の考え方は教科書を読んでもわかりませんでした. M:残念ながら, 提出物が要件を満足していません.
07m2138
微分方程式が今回以外に使われる機会はあるのですか ? M:例えばランベルト-ベールの法則など, 多数あることでしょう.
07m2148
1 次反応の計算式をあらわしていましたが, 目に見える反応が見られるのですか ? (濃度の変化とか…) M:物理的な測定をして検出するのですが, それが例えば色の変化であれば (反応物と生成物とで色が違う), 当然目に見えることでしょう.

m22

07m2214
どうしてマンホールには雪が積もらないのですか ? M:人文と理工との間の道路を渡った理工側のところも, 雪が積もりませんね. ロードヒーティングが設置されている人文側のところも積もりませんが.
07m2225
寒いときに, 息を吐くと白くなりますが, それは, 二酸化炭素なのですか ? それとも外気による何らかの影響なのですか ? ※[以下省略] M:調べてみた結果はどうだったでしょうか. 謎はとけましたか ? ちなみに, 外気による何らかの影響というのは, まあ間違いではないカモ.

m24

07m2401
教科書の p124 に化合物 A が多くなれば化合物 B が速く生成することは言うまでもない. とあるんですが B の生成量が多くなるとは思いますが, なぜ速くなるのですか. M:その「(単位時間あたり) B の生成量が多くなる」とは, 速度とどういう関係がありますか ?
07m2419
反応速度定数は温度に依存するとおっしゃっていたが, 温度が変化してもほぼ一定のものはあるのでしょうか ? M:「ほぼ一定のもの」という, そのモノとは, 反応速度定数のことですか ? で, 「ほぼ一定」と見なせるのは, どのくらいの変化まででしょうか ? 反応のメカニズムが特殊ならば, そういうことはあるかもしれませんね.

s1

07s1023
化合物 A が化合物 B と化合物 C に変化する反応は, 何次反応になるのか. M:反応速度式をたてて, 濃度の何次に比例するのか, 考えてみましょう.

s2

06s2003
[白紙] M:提出物が要件を満足していません.
06s2033
・錯合体が P になる頻度というのがうまく分かりませんでした. ・活性化エネルギーというのは上限はないのでしょうか ? 例外は ? M:前者については, 始原系と活性錯合体との間に平衡が成り立つとの前提なので, 活性錯合体の全てが生成物 P になってしまっては, 前提が崩れてしまいます. 後者については, 極端に大きな活性化エネルギーでは, 現実には反応が起こらないことになってしまいますので, あまり意味はありませんね.
07s2001
一時期マイナスイオンは体にいいとブームになりましたが, これは本当ですか誤りですか. また正しいとしたらどういった効果があるのですか ? M:「体にいい」と主張している側に, 立証責任があります. 主張の内容の詳細とともに, 主張している側に問い合わせてください.
07s2002
ウランなどの反応ではどのタイプの速度定数で反応が起こるのですか ? M:核の放射性崩壊は, 化学反応ではありませんが ? でもまあ「半減期」などで特徴づけられてはいますね. そういう意味では同じ扱いができますネ.
07s2006
ミント系のガムを食べると, くしゃみが出るのはなぜですか. M:本気の質問ですか, ていうか, それって本当ですか ?
07s2007
熱と温度の違いはなんですか ? M:本気の質問ですか ? 20080111 の 07s2001 参照. 1/25 の授業で, この質問を取り上げたのですが, 私の説明では御理解いただけなかったのでしょうか ?
07s2010
理工学部でカンニングが見つかったそうですが, カンニング防止に, 監視を増やすよりもレポート課題にした方が効率が良いと思うのですが, 先生はどう思いますか. M:レポートであっても, 「丸写し」の可能性があります. 不正を防ぐ完璧な方法は, 残念ながら無いと思われます.
07s2011
最近テレビで液体と固体の中間のものといって液体に圧力を加えると固体になるものがありますが, あれはどういう原理なんですか. M:「液体に圧力を加えると固体になるもの」って, 液体と固体の中間なんですか ? 例えば二酸化炭素は, 相図を見ると, そうなると予想されますけど ??
07s2012
アメリカで飲料水混入物の発ガン性物質に対する最大許容濃度の規制値がゼロになっていない理由は何ですか. M:わかりませんが, 想像はできます. ですが, 間違っていたら危険なことになる可能性もある事項なので, ここでそれを言うのは控えておきます. ちなみに, そのゼロ規制って, 実現可能なのでしょうか ? 規制が遵守されていることは, どうやって確かめますか ?
07s2014
反応速度が最も速い反応はどんなのがあるのか ? M:一次反応速度の反応速度が, 原料の物質量 (濃度) に比例するという話はしました. 原料を増やすと, 反応速度はどうなりますか ?
07s2015
相対性理論は未来へ行くことが可能だと書いてありますが, 過去に戻ることは理論上可能ですか ?? M:未来に行ける原理は何ですか ? それは過去へ行くことに適用できますか ?
07s2016
遷移状態と励起状態の違いは何ですか ? M:遷移状態は, 始状態や終状態 (基底状態) よりもエネルギーは高いけれども, ポテンシャル局面は基底状態と連続的につながっていますね. 励起状態は, 基底状態がエネルギーを獲得して, 別のポテンシャル面で表される状態に *遷移* したと考えればいいのではないでしょうか.
07s2017
遠隔作用の力を化学的に説明できますか ? M:「力」は, 物理的な作用ではありませんか ? 物理学では「力」って, なんでしたか ? ちなみに「遠隔作用の力」って何ですか ?
07s2018
エネルギーが同じ物質がまだ見つかっていないだけで存在する可能性はあると言っていたが, 物質を構成する原子 (分子) が違うものならば, 物質全体のエネルギーは必ず違ってくるのではないか. M:組合せの妙味によって, 偶然一致することがあるかもしれません. 可能性は非常に低いと思われますけど. またここでは, エンタルピーではなくて, 自由エネルギーを考えていますから, エントロピー項もあり, 組合せの可能性はひろがります.
07s2019
遷移状態理論以外に反応速度についての理論は存在するのですか ? M:成功した理論については, 不勉強かもしれませんが私は知りませんので, もし知っていたら教えて下さい.
07s2020
空中のラドンは肺がんの発症の原因となる, と一般的にラドンは体悪影響を及ぼすといわれていますが, 一方で, ラドン温泉など, 体に良いとされる意見もあります. 本当はどっちなのですか ? M:それぞれの主張を言っている人にこそ, 立証責任があります. それぞれ根拠は何なのでしょうか ?
07s2022
n 次反応において, n=0 のときの反応は存在するのですか ? M:原料の多少に関わらず生成物の生成量が一定であるとは, よっぽど特殊な反応としては, あるかもしれません. しかし, 原料がなくても生成物が出来ることになるとは, 珍妙な反応ですね.
07s2025
A → B の反応で, 例えば 2H2 + O2 → 2H2O という反応のとき, [A] は 2H2 と O2 の 2 つの濃度を用いるとゆうことですか ? M:ちがいます. (2008-02-08 の授業で説明しました.)
07s2026
y=e-kt になるということは y=0 にはならない, つまり反応が止まることがないことになるが どういうことか. M:(2008-02-08 の授業で説明しました.) 式が正しい限りにおいて, その通りですね. ただし, 時間が経過すれば, 反応がゆっくりになることに御注意下さい. さてところで, この式では物質の濃度が無限に小さい値をとりうる連続量だと考えています. しかしわれわれは, 物質は分子で出来ていることを知っています. すなわち, 最後の一分子が反応すれば, そこで反応は終了してしまいます. そこで, この式はどう考えたら良いのでしょうね ? 量子論的な考察も必要かもしれませんね (ワクワク).
07s2027
始原系から生成系へ行くときの状態を遷移状態といいますが 遷移状態を通ったものが必ず生成物となるのですか ? M:教科書の記述では, 透過係数 (頻度) というものがありますが, これは通常 1 と考えるようです. また, 始原系と生成系が平衡状態であれば (これが一般的ではあるが), 逆反応もあることに注意してください.
07s2029
自らの安定した状態から化合するために遷移状態に移る // 安定を崩せれば遷移状態はいらない ? M:不安定な状態が, 必ずしも目的の生成物へとつながるわけではないので, 「反応経路」での自由エネルギーが最も高い点を遷移状態というわけで...
07s2030
質問を考える時間をもうけてくれないんですか ? M:毎回, 最後の人が提出するまで待ってますけど, それじゃダメなんですか ?
07s2034
今日の授業で勉強した式で, 実際に反応速度は計算できるんですか ? それとも試算などに使用される理論的なものですか ? M:ええと, 質問の意味がわかりません. 実際の計算と試算 (試算の根拠はハッキリしてますよね ?) と, どこが違うんでしょうか ?
07s2035
遷移状態というのは, 何かで確認できるのか ? M:テキスト p.129 の傍注に書いてありますけど.
07s2036
反応速度定数 k の温度 T への依存性に関して, 紹介された 3 種類以外にもあるのですか ? M:細かく見ればあるかもしれませんけど, 大まかに見て, 漸増と急増急減の三種類で良いんじゃないですか ?
07s2038
水銀が常温で液体なのはどうしてですか. (何故, 他の金属元素と違い, 融点が低いのですか.) M:偶然じゃないでしょうか. 調べてみれば, 融点が常温に近い金属はいくつかありますヨ.
07s2041
地球の年代を測定するのに, 147Sm や 235U が用いられるそうですが, どちらを用いても測定した結果に違いはないんですか ? M:精度は異なるかもしれませんネ.
07s2042
化合物は理論上結合するなら何でも存在するのですか ? 例えば臭素フランシウムなど. M:その元素の物質量が十分あれば, 可能性はありますね. それがその理論の意味するところだからです. しかしその元素が非常に短い寿命で放射性崩壊してしまうようなものならば, 当該化合物が存在するとはいい難い気もします.

s4

07s4008
[白紙] M:提出物が, 要件を満足していません.
07s4020
反応を考えるときに なぜ自由エネルギーの高い低いを考えなければいけないのですか. M:なぜでしょうね, 自分で考えてみてください. なお, 物理法則の大原則 (熱力学の第一法則とか第二法則とか) も, ヒントになるかもしれませんネ.
07s4033
物質の種類が多くなれば反応回数は増えるのか. M:質問の意味と意図がわかりません.

s5

07s5017
反応開始して間もなく急激にエネルギーが少なくなり, 遷移状態に達せなくなるとどうなるのですか. M:「間もなく急激にエネルギーが少なくなり」っていうのが, どういう状況なのか, 全く想像できません. エネルギー保存の大原則より, そのエネルギーは一体どこへ行ったのでしょうか ?
07s5041
活性化自由エネルギーの自由度はどの程度のものですか. M:同じ「自由」という言葉が使われていますが, あまり関係ないと思います.

s6

06s6018
エネルギーの効率も考えた上で, 石油などの化石燃量[ママ]を人工的にまかなうことは不可能なのでしょうか ? 時間をかければなんとかなりそうなんですが… M:燃料を (人工的に) 作るのに必要なエネルギーのことも, 考えないといけませんよね.
06s6059
・反応速度定数は温度に依存していますが pH に関係があるものもあるのですか ? //・Ea は, 温度や光によって高くなるのですか ? // y=eλt とおく微分方程式のやり方は, 数学の基礎 IIB だけでは難しいと思います. 2 番の積分するやり方の方がわかりやすいですが, このへんの説明もあった方がわかりやすいと思います. ln y = -kt + C' → eln y=e-kt + C' → y = e-kt・eC' → y = C・e-kt M:反応速度は温度以外の何に依存していますか ? pH は何の指標ですか ? //教科書のボルツマン分布の説明が理解できていないのでしょうか ? // 微分方程式の解き方は, 積分など使わない方が簡単かと思ったのですけど...
07s6016
n 次反応の n の最大値はどれくらいあるんでしょうか. M:その n の物理的意味は何でしょうか ? n が大きいことが有利になること・不利になることは, 何でしょうか ?
07s6043
物質の反応で, ΔG (自由エネルギーの変化) が 0 になることが, あるかという話で, 共役は, いくつかの形のどれという形ではなくて, 1 つの物質の形が変化しつづけているものですが, 共役で形が変化しているものの極端の 1 つ 1 つは自由エネルギーは変わらないのですか. M:共役の意味を理解していないようですね. 極限構造は, 現実に存在するものなのでしょうか ?
07s6052
やはり化学を学ぶ場合も, 微分と積分は必要なんでしょうか ? M:えっと, この授業で使いませんでしたか ??

a1

06a1009
反応による生成が, ポジティブな面であるが, 生成に分解が内包されているネガティブな現象はありますか ? M:質問の意味がわかりません.
07a1001
定数 k は変化するんですか ? M:えっと, 授業での説明や教科書 p.129 の記述を理解できなかったのでしょうか ?
07a1005
比例定数はなぜ k で表すのですか. 温度の ℃ と標準の濃度 C0 は何か関係があるのですか. M:定数 (コンスタント) の k では (笑) ? 温度の C は摂氏でしょ.
07a1006
2 つの物質が出合う[ママ]確率は濃度に比例するとき, この物質の内 1 つが化合物とかで, 小さくみると 3 つの物質の確率の場合は, 比例の他に反比例もするのでしょうか. M:日本語としての文の意味すらわかりません. 言いたいことは何でしょうか ?
07a1011
発熱反応や吸熱反応では反応に関与する原子の運動エネルギーが変化すると思うのですが, それは化学的, もしくは物理的にどのようなメカニズムでおこなわれているのですか ? M:古典力学の振子で, 運動エネルギーとポテンシャルエネルギーが相互に絶えず変換されているのは, どのような物理的なメカニズムと言えばよいのでしょうか ? 全エネルギーは保存されますから (熱力学第一法則, エネルギー保存則), 化学反応による原子配列の変化は, 電子や核の運動状態の変化とポテンシャルエネルギーの変化を生じたとでもいえばいいのではないでしょうか.
07a1026
反応速度が変化する要因は温度以外にもありますか. M:06s6059, 07a1001l 参照.

a2

07a2008
酵素反応では反応速度が急に落ちる温度は大体決まっていますが, 爆発的反応が起こる時はどうなのでしょうか. また, 爆発的とは一体どのくらいの程度なのでしょうか ? M:場合によりけりですね. 例えば, 生成物がその反応の触媒になるような反応などは, 該当すると思われますが...
07a2028
物質の化学反応には活性化エネルギーが必要ですが, その量は生成物のもつエネルギーよりは少なくなります. (そうでなければ反応物は平衡状態のように常に反応しつづけることに…) では反応中は反応前後のエネルギー差よりも多くのエネルギーを吸収しているということなのでしょうか. とすると, 仮に反応に使うエネルギーの全てを熱に依存する物質を仮定すると, その物質が一斉に反応するとするならば, 発熱反応でも一時的に吸熱がおきるのでしょうか ? M:最初の一文の意味からして, わかりません.

a4

07a4004
exp とは何か. M:指数関数の意味ですけど. こんなところで質問せずに, 授業のその場で質問しなけりゃ, 話の意味がわからないでしょうに... どうしてその場で質問しないのでしょうか ? 話の意味がわからずに授業時間を過ごすことに, どんな利点があるのでしょうか ??
07a4009
気体の溶解度積で, 水と反応する気体でヘンリーの法則が成立しないのはなぜですか ? M:20080125 の 07s2023 参照.
07a4034
触媒というのは反応速度をはやめるものですが, 反応速度をおくらせる物質というのもあるのですか. M:そりゃぁ, あるでしょうね.
07a4039
水素の燃焼も反応速度定数が爆発的に上昇するものの一例ですか ? M:さて, どうでしょう ?