物性化学３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(m2)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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