物性化学B定期試験問題   2010年度  担当教員 久保田


電卓の使用を認める。必要であれば次の値を用いよ。 √2=1.41、√3=1.73、√5=2.24、π=3.14



問1 分子の構造についてVSEPR則に基づいて答えよ。

1) CH4、NH3、H2Oの結合角∠H-C-H、∠H-N-H、∠H-O-Hの大小関係を述べ、その理由を説
  明せよ。

2) ClF3分子は図1のようなT字型の構造をとる。平面正三角形ではなくT字型になる理
  由を説明せよ。



問2

 H2Oの分子軌道について考える。図2を答案
用紙に写し取り、H2Oの分子軌道がO原子とH2
分子のどの軌道とが組み合わされて形成されるか、
軌道間を線で結び軌道相関図を完成させよ。必要
なら右側の指標表を参考にせよ。



問3 ヒュッケル法に基づいてベンゼンのπ電子の
   分子軌道について考える。クーロン積分をα、
   共鳴積分をβとして以下の問いに答えよ。

1) ベンゼンの6つのπ軌道の形状を図示せよ。
  LCAOの各原子軌道に係る係数C1〜C6の概ね
  の大きさを考慮した図とせよ。また、各々の軌
  道のエネルギーをα、βを用いて示せ。

2) ベンゼンのπ電子の非局在化エネルギーを
  求めよ。



問4 直鎖共役ポリエンに関する以下の問いに答えよ。

1) 直鎖共役ポリエン H-(CH=CH)n-H はnが大きくなるとHOMOからLUMOへの遷移によ
  る光吸収のエネルギーはどうなるか、理由も含めて答えよ。

2) 図3の分子が分子内で熱反応によって環化するときと、分子内で光反応によって環化す
  るとき、生成物はどのように違うか述べよ。それぞれの立体構造がわかるように生成物
  を示せ。



問5

 図3は8面体6配位をとる中心金属の水和エネ
ルギーをd電子数に対してプロットしたものである。
d電子数が5のときを中心としたW型をとる理由を
説明せよ。


問6 イオン結晶について以下の問いに答えよ。

1) ボルン-ハーバーサイクルを用いて表1の値からCaCl2の格子エネルギーを求めよ。

(表1)Caの昇華熱Caのイオン化1/2 Cl2の解離Clの電気親和力CaCl2の生成熱
SIP1/2DEAΔHf
ΔH0(kJ mol-1)1781735121-349-796

2) 岩塩型、セン亜鉛鉱型、塩化セシウム型の結晶においてとりうる最小の陽イオン、陰イオンの半径比r+/r-を求めよ。
  ただし、r+<r-とする。

3) セン亜鉛鉱型結晶、ダイヤモンド型結晶の類似点を説明せよ。

4) イオン結晶の格子エネルギーUは と示される。第1項目と第2項目の意味するところを説明せよ。



問7 Niは格子定数が0.352nmの面心立方格子をとる金属である。これについて以下の問いに答えよ。

1) Niの金属結合距離を求めよ。

2) Niの最密充填面( (1 1 1)面 )の単位面積(u)当たりの原子の戸数を求めよ。



問8 以下の問いに答えよ。

1) レナード-ジョーンポテンシャル、、の中括弧内の第一項と第二項は何を意味しているか説明せよ。

2) 金属、半導体、絶縁体のバンド構造を図示し違いを説明せよ。

3) アレニウス(Arrhenius)、ブレンステッド(Bronsted)、ルイス(Lewis)の酸・塩基の定義を説明せよ。




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