反応速度 CBT精選問題 平成25年10月24日 １ １ 曲線 ATC の右側の領域 III では， 氷が存在する。 ２ 曲線 AT 上では，水と水蒸気が 共存する。 ３ 曲線 CT は溶解曲線と呼ばれる。 ４ 点 P は水の沸点を示す。 ５ 点 T は水の三重点を示す。 臨界点 融解曲線 固相 液相 蒸気圧曲線 三重点 気相 昇華曲線 ２ １ 領域 領域I Iでは，H では，H22O O は水蒸気である。 は水蒸気である。 ２ 曲線 曲線BT BTは，蒸発曲線と呼ばれる。 は，蒸発曲線と呼ばれる。 ３ 食品を凍結乾燥するとき，水の状態 食品を凍結乾燥するとき，水の状態 変化を表しているのは，a 変化を表しているのは，aである。 である。 ４ 氷上でアイススケートがよく滑るの 氷上でアイススケートがよく滑るの は，状態変化 は，状態変化bbが起るためである。 が起るためである。 H2O の状態図（模式図） ５ 富士山頂の水の沸点が地上のそれよ 富士山頂の水の沸点が地上のそれよ りも低いのは，状態変化 りも低いのは，状態変化c cが起るた が起る めである。 ためである。 ２ １ 領域 I では，H2O は 氷 ２ 曲線 BT は，融解曲線 ３ 食品を凍結乾燥するとき，水の 状態変化を表しているのは，a である。 ４ 氷上でアイススケートがよく滑 る。状態変化 b （ 氷 → 水 ） ５ 富士山頂の水の沸点が地上のそ れよりも低い。状態変化 c H2O の状態図（模式図） ３ １ 曲線 AT は融解曲線である。 ２ 曲線 BT は昇華曲線である。 ３ 点 T の自由度は０である。 ４ 点 C 以上の圧力と温度では，超臨界流 体が存在する。 ５ 液相と固相が平衡状態にある系に圧力 をかけると凝固する。 をかけると融解する。 二酸化炭素の状態図 （模式図） ４ １ X１： X３ ２ X３： X１ ３ ( X3 – X2)：( X2 – X１) ４ ( X2 – X１)：( X３– X2) ５ ( X2 – X１)：( X３– X１) てこの原理 気相線 Tb：ベンゼンの沸点 Q-P-R ：タイライン （化学ポテンシャルが等しい） てこの原理 液相線 Q 点の重量 PR ＝ R 点の重量 QP x3 - x2 x2 - x1 ５ １ 0.1 ２ 0.2 ３ 0.3 ４ 0.4 ５ 0.5 ６ １ 0（純A） ２ 1（純B） ３ Xm ４ Xp ５ Xn ７ １ 相平衡にある 相平衡にあるAAと とBBの水含量を比較 の水含量を比較 すると，B すると，Bの方が大きい。 の方が大きい。 ２ フェノールの化学ポテンシャルは，A フェノールの化学ポテンシャルは，A と とBBで等しい。 で等しい。 ３ CC点は透明な溶液である。 点は透明な溶液である。 ４ CC点では，水とフェノールの２相に分 点では，水とフェノールの２相に かれる。 分かれる。 ５ DD点を超えると，溶液は直ちに沸騰す 点を超えると，溶液は直ちに沸騰 る。 する。 Ａ-Ｃ-Ｂ：タイライン 一液相 Ｄ：臨界溶解温度 Ａの溶液 二液相 Ｂの溶液 A の重量 BC ＝ Ｂ の重量 AC ７ １ 相平衡にある A と B の水含量 A は水を90%，Bは水を約33%含む ２ フェノールの化学ポテンシャルは， A と B で等しい。 ３ C 点では２相に分離している。 ４ C 点では，水を多く含んだ A相と フェノールを多く含んだ B相 の２相 に分かれる。 ５ D 点は，臨界溶解温度 ８ １ F =Ｃ−Ｐ+ F= +２ ２ ２ F F= =Ｐ Ｐ− −Ｃ Ｃ+ +２ ２ ３ ３ F F= =Ｃ Ｃ− −Ｐ Ｐ− −2 2 ４ ４ F=Ｐ−Ｃ+１ F=Ｐ−Ｃ+１ ５ ５ F=Ｃ+Ｐ−1 F=Ｃ+Ｐ−1 （重要な式です） ９ １ 密閉容器で水蒸気、水，氷が共存するときの自由 度は，１である。 ２ 密閉容器で水とそれに浮かぶ氷が共存するときの 自由度は，０である。 ３ 二成分系の最大自由度は２である。 密閉容器でベンゼンとトルエンの気ー液平衡状態 ４ の自由度は，２である。 ギブズの相率は均一系，不均一系において平衡が ５ 成立しない場合にもあてはまる。 ９ F=C–P+2 Ｃ:系の成分数，Ｐ:相の数 １ 密閉容器で水蒸気、水，氷が共存するときの自由度は， 密閉容器で水蒸気、水，氷が共存するときの自由度は， F=1–3+2=0 １である。 ２ 密閉容器で水とそれに浮かぶ氷が共存するときの自由度は， 密閉容器で水とそれに浮かぶ氷が共存するときの 自由度は，０である。 F=1–２+2=１ 二成分系の最大自由度は，２である。 ３ 二成分系の最大自由度は，２である。 F=２–１+2=３ 密閉容器でベンゼンとトルエンの気－液平衡状態の自由度は， 密閉容器でベンゼンとトルエンの気ー液平衡状態の ４ 自由度は，２である。 F=２–２+2=２ ５ ギブズの相率は均一系，不均一系において平衡が成立しない場 ギブズの相率は均一系，不均一系において平衡が成立 合にもあてはまる。 しない場合にもあてはまる。 平衡が成立している場合にあてはまる一般法則 10 D fus H dp d T T (Vm(l) - Vm(s) ) １ DfusH ：融解エンタルピー dp/dT は，蒸気圧曲線の傾きを表している。 ２ この式の p – T 曲線上は，発熱過程となる。 ３ この式の この式の p p– –T T 曲線上の自由度は１である。 曲線上の自由度は１である。 ３ D H ＜0 となる。 ４ 水の場合， 水の場合，Dfus H ＜0 となる。 ４ fus ５ 水の場合，dp/dT ＞0 となる。 ５ 水の場合，dp/dT ＞0 となる。 水の状態図については D fus H dp d T T (Vm(l) - Vm(s) ) DfusH ＞ 0 Vm(l) Vm(s) dp 0 dT 10 D fus H dp d T T (Vm(l) - Vm(s) ) １ DfusH ：融解エンタルピー 左辺 dp/dT は，融解曲線の傾き ２ この式の p – T 曲線上は，吸熱過程となる。 ３ この式の p – T 曲線上の自由度は１である。 ４ 融解は吸熱反応で，DfusH ＞0 ５ 水の場合，dp/dT ＜ 0 となる。 となる。 11 １ 融点の測定 融点の測定 ２ 吸光 表面張力の測定 表面張力の測定 ３ 質量分析法 質量分析法 ４ 吸光光度法 吸光光度法 ５ 高速液体クロマトグラフ法 高速液体クロマトグラフ法 12 １ １ 表面張力は単位面積をつくりだすのに必要な仕事 表面張力は単位面積をつくりだすのに必要な力で である。 ある。 ２ ２ 表面張力は，単位長さ当たりの力である。 表面張力は，単位長さ当たりの力である。 ３ ３ 分子間力が大きい液体ほど，表面張力は大きい。 分子間力が大きい液体ほど，表面張力は小さい。 ４ ４ ０℃における水の表面張力は，同温度の氷の表面 ０℃における水の表面張力は，同温度の氷の表面 張力よりも小さい。 張力よりも大きい。 水の表面張力（73 J m-2 ）は，水銀の表面張力 （482 J m-2 ）より小さい。 水の表面張力は水銀の表面張力より大きい。 ５ ５ 13 １ J m-1 ２ N m-1 ３ N m-2 ４ Jm ５ Nm → J m-2 Pa = N m-2 14 １ 拡張係数 F は， F = gSF- =gSL gSで表される。 - (gSL＋ gL） ２ F ＜0 > 0 のとき，ぬれが生じる。 のとき，ぬれが生じる。 ３ が小さいほど良くぬれる。 が大きいほど良くぬれる。 ４ が大きいほど，S が小さいほど，S と と LL は引 は引 き離しやすい。 は，L は, Lの のSSに対する接触角 に対する接触角 ５ である。 固体表面上の液滴に働く力と接触角 拡張係数 F = γS – γL – γ SL ぬれの種類 15 １ 固体－気体界面が固体－液体界面におき換わる現象を“ぬ 固体－気体界面が固体－液体界面におき換わる現象を，“ぬ れ”という。 れ”という。 ２ 拡張係数が負の値をとるとき，液体は固体表面をぬらさない。 拡張係数が負の値をとるとき，液体は固体表面をぬらさない。 ３ 液体自身の凝集力よりも液体と固体の親和性の方が大きい場 液体自身の凝集力よりも液体と固体の親和性の方が大きい場合， 合，液体は固体表面をぬらさない。 液体は固体表面をぬらす（広がる）。 ４ 浸漬ぬれは，液体が固体表面を毛細管現象でぬらすときにあ 浸漬ぬれは，液体が固体表面を毛細管現象でぬらすときにあて てはまる。 はまる。 ５ ５ 液滴が固体表面と接触する角度θθは，接触角と呼ばれる。 は，接触角と呼ばれる。 液滴が固体表面と接触する角度 16 １ Ⅰ型の場合，溶質濃度は液体内部よ り表面の方が低くなる。 り表面の方が高くなる。 ２ Ⅱ型とⅢ型の場合，溶質は表面に負 Ⅱ型とⅢ型の場合，溶質は表面に正 吸着する。 ３ エタノール水溶液は，Ⅰ型にあては エタノール水溶液は，Ⅱ型にあては まる まる。 ４ NaCl 水溶液は，Ⅱ型にあてはまる。 水溶液は，Ⅰ型にあてはまる ５ ドデシル硫酸ナトリウム (SDS) 水溶 液は，Ⅲ型にあてはまる。 17 １ レシチン ２ ラウリル硫酸ナトリウム ３ ラウロマクロゴール ４ ベンザルコニウム塩化物 ５ ソルビタンセスキオレイン酸エステル 18 １ cmc ２ 曇点 ３ クラフト点 ４ 乳化作用 ５ 殺菌作用 19 20 １ 直径10-5-6～10 ～10-3-9cm m （1 mｍ~ 1 nm）の粒子が分散媒に分散してい 直径10 の粒子が分散媒に分散している溶液をコロイ る溶液をコロイド溶液という。 ド溶液という。 ２ ２ コロイド粒子のブラウン運動は，コロイド粒子自身の反発によ コロイド粒子のブラウン運動は，コロイド粒子自身の熱運動に る。 よる。 ３ ３ 親水コロイドは，溶液中の電解質濃度を高くすると安定化する。 親水コロイドは，溶液中の電解質濃度を高くすると安定化する。 塩析がおこる。 ４ ４ 疎水コロイドに少量の電解質を添加すると凝析が起こる。 疎水コロイドに少量の電解質を添加すると塩析が起こる。 ５ HLBが７より小さい界面活性剤を用いると，安定な が７より小さい界面活性剤を用いると，安定な ｗ/o ｗ/o 型エ 型エ HLB マルションが生成する。 マルションが生成する。 21 １ N -2） （kg·m·s N ２ -1 N·m-1 N·m 表面張力 ３ Pa （N/m Pa 2） ４ Pa·s Pa·s ５ m2·s-1 m2動粘度 ·s-1 22 mol １ 物質量 物質量 ２ 熱力学的温度 熱力学的温度 ３ 光度 光度 cd ４ 電流 電流 A ５ 電荷 振動数 K Hz = s-1 長さ ｍ 質量 kg 時間 s 23 ３ ３ 国際単位系は基本単位と誘導（組立）単位で構成さ 国際単位系は基本単位と誘導（組立）単位で構成さ れている。 れている。 エネルギー，仕事，熱量の SI 誘導単位はジュール J エネルギー，仕事，熱量の SI 誘導単位はジュール J である。J = N·m = kg·m2·s-2 である。 力のSI 誘導単位はニュートン Nである。 -2 力のSI 誘導単位はニュートン Nである。 N = kg·m·s ４ N 単位の構成 は，N= J·m J·mである。 である ５ ５ 電気量，電荷の 電気量，電荷の SI SI 誘導単位はクーロンCである。 誘導単位はクーロンCである。 C = A·s （1 A の不変電流が1秒間に運ぶ電気量） １ １ ２ ２ → N= J·m-1 CBTの本試験に向けて， がんばりましょう。
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