六方最密型 と イオン結晶 ３

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ

化学』1999，化学同人，p.35．

四面体サイト 1／2

ＡＢ

配位数 ４：４

ウルツ鉱型 ＺｎＳ

ウルツ鉱（ウルツァイト）型

大木道則，大沢利昭，田中元治，千原秀昭編集「化学大辞典」1989，東京化学同人，p.231．

六方最密型 と イオン結晶 １

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ

化学』1999，化学同人，p.35．

八面体サイト 1／2

ＡＢ２

配位数 ６：３

ヨウ化カドミウム型 CdＩ2

ヨウ化カドミウム型

大木道則，大沢利昭，田中元治，千原秀昭編集「化学大辞典」1989，東京化学同人，p.231, 変更

六方最密型 と イオン結晶 ２

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ

化学』1999，化学同人，p.35．

八面体サイト 2／3

Ａ２Ｂ３

配位数 ６：４

α-アルミナ型 Al2O3

α-アルミナ型

斎藤一夫・柴田村治共著『無機化学の基礎』1974，大日本図書，p.72．

上の隙間の Al3+ の配置

下の隙間の Al3+ の配置

面心立方型 と イオン結晶

四面体サイト １

Ａ２Ｂ

配位数 ４：８

四面体サイト 1／2

ＡＢ

配位数 ４：４

八面体サイト １

ＡＢ

配位数 ６：６

四面体サイト 1／2

Ｃ

配位数 ４

大城芳樹，平嶋恒亮著

『図表で学ぶ化学』

1999，化学同人，p.35．

NaCl 型 イオン結晶

B.H. Mahan 著，塩見賢吾，吉野諭吉，東慎之介訳『メイアン・大学の化学（第二版）［Ⅰ］』1972，廣川書店，p.121．

閃亜鉛鉱型 と ホタル石型

B.H. Mahan 著，塩見賢吾，吉野諭吉，東慎之介訳『メイアン・大学の化学（第二版）［Ⅰ］』1972，廣川書店，p.122，123．

体心立方型 と イオン結晶

原子の半数を置換

ＡＢ

配位数 ８：８

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ

化学』1999，化学同人，p.35．

体心格子 と ルチル型

ＴｉＯ２

竹本喜一・伊藤克子共著『化学教科書シリーズ 一般化学』1996，丸善，p.69．

Ｔｉ４＋ ： 直方体の体心格子， 配位数６（八面体）， 単位格子中の原子数２Ｏ２－ ： 配位数３（平面三角形）， 単位格子中の原子数４

イオン結晶 の 例

表 立方型最密充填から導かれるいろいろな構造

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━用いた空孔 充填割合 名称 例━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━八面体型 1 岩塩 Li，Na，K，Rbの各ハロゲン化物；

NH4Cl，NH4Br，NH4I，AgF，AgCl，AgBr；Mg，Ca，Sr，Baの各酸化物および硫化物

四面体型 1／2 閃亜鉛鉱 ZnS，CuCl，CuBr，CuI，AgI，BeS

四面体型 1 ホタル石 CaF2，SrF2，BaF2，PbF2，HfO2，UO2

1 逆ホタル石 Li，Na，K，Rbの各酸化物および硫化物━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

B.H. Mahan 著，塩見賢吾，吉野諭吉，東慎之介訳『メイアン・大学の化学（第二版）［Ⅰ］』1972，廣川書店，p.122．

イオン結晶 の 分類充填構造

空隙 空隙充填率

組成比 A配位数

B配位数

構造 電荷 例

六方型 八面体サイト 1/2 1 : 2 6 3 塩化カドミウム型 A2+ B-2 CdCl2, MgCl2, FeCl2, NiCl2

ヨウ化カドミウム型 A2+ B-2 CdI2, MgBr2, Ca(OH)2

A4+ B2-2 SnS2, PtO2

2/3 2 : 3 6 4 α-アルミナ型 A3+2 B2-

3 Al2O3, Cr2O3, Fe2O3

四面体サイト 1/2 1 : 1 4 4 ウルツ鉱型 A2+ B2- ZnS, CdS, ZnO, BeO

A3+ B3- AlN, InN

立方型 八面体サイト 1 1 : 1 6 6 岩塩型 A+ B- NaCl, KBr, LiH, AgCl, NH4Cl

A2+ B2- MgO, FeO, PbS, CdO

A3+ B3- LaN, CeP

四面体サイト 1/2 1 : 1 4 4 閃亜鉛鉱型 A+ B- CuCl, CuBr, CuI, AgI

A2+ B2- ZnS, BeS

1 1 : 2 8 4 ホタル石型 A2+ B-2 CaF2, HgF2, SrF2, BaF2, PbF2

A4+ B2-2 ThO2, HfO2, UO2

1 2 : 1 4 8 逆ホタル石型 A+2 B2- Li2O, Na2O, K2S, Rb2S

体心型 － － 1 : 2 6 3 ルチル型 A2+ B-2 FeF2

A4+ B2-2 TiO2, MnO2

体心の置換 － 1 : 1 8 8 塩化セシウム型 A+ B- CsCl, TlBr, NH4Cl

斎藤一夫・柴田村治共著『無機化学の基礎』1974，大日本図書，p.68，参照

イオン結晶の破壊

田嶋和夫・上野實・越沼征勝・小林光一・中村昭雄・本山泉共著『一般化学－現代化学のすがた－』1998，丸善，p.41．

イオン結晶 機械的強度

B.H. Mahan 著，塩見賢吾，吉野諭吉，東慎之介訳『メイアン・大学の化学（第二版）［Ⅰ］』1972，廣川書店，p.93．

強

弱

化学結合と融点・沸点

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━結合 物質 融点〔℃〕 沸点〔℃〕━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━イオン結合 NaCl 801 1467

CaO 2572 2850共有結合 C 3500以上 4918

SiO2 1550 2950金属結合 Al 660 2486

Fe 1535 2754ファン・デル・ N2 －210 －196ワールス結合 CH4 －183 －162（分子間に働く力） l2 114 183水素結合 HF －83 20

H20 0 100CH3OH －98 65

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━藤谷正一・木野邑恭三・石原武司共著『絵とき化学反応の見方・考え方』1989，オーム社，

p.14．

水素結合と融点，沸点

野村良紀・中村吉伸共著『化学教科書シリーズ 基礎化学』2003，丸善，p.72．

ファンデルワールス力は，分子量と共に増大する。

すなわち，分子量の増加につれて，融点，沸点は高くなる。

H2O,NH3 は，水素結合の大きな分子間力により，低分子量にもかかわらず，融点，沸点が高い。

熱

藤谷正一・木野邑恭三・石原武司共著『絵とき化学反応の見方・

考え方』1989，オーム社，p.26．

熱の移動

↓

熱平衡

熱とは

移動した分子の

エネルギー

温度

藤谷正一・木野邑恭三・石原武司共著『絵とき化学反応の見方・考え方』1989，オーム社，p.26．

温度とは

分子の熱運動の

激しさの尺度

分子の運動エネルギー

の平均値は，絶対温度

に比例する

気体分子の運動エネルギー

気体分子の平均速度 ０℃

ベンゼン 78 272.2 m s-1

アルゴン 40 380.8窒素 28 454.2水蒸気 18 566.5ヘリウム 4 1204.0水素 2 1692.0

気体分子の並進運動の平均エネルギー

３Ｅ ＝ ━━ ｎＲＴ

２

野村良紀・中村吉伸共著『化学教科書シリーズ 基礎化学』2003，丸善，p.81．

Maxwell-Boltzmann 分布 １

B.H. Mahan 著，塩見賢吾，吉野諭吉，東慎之介訳『メイアン・大学の化学（第二版）［Ⅰ］』1972，廣川書店，p.68．

速さが c～c+Δc にある割合

ΔN m mc2

------ = (---------)3/2 exp( - ------- )×4πc2 ΔcN 2πkT 2kT

ボルツマン因子 × c2 - 因子

c → 大 ½ mc2 （運動エネルギー） → 大

小 大×

高エネルギー状態 状態数が大きいの分子の割合は と分子の割合も

小さい 大きい

状態数 ： ランダムさを表す数・ c (cx, cy, cz) のcx, cy, cz の組合せの数・ 半径 c の球殻の体積 4πc2Δc に比例

状態数は c が大きいほど大きい。

c = 0 の状態は１つのみ。

P(c)速さ c となる確率

Maxwell-Boltzmann 分布 ２

0

2E-09

4E-09

6E-09

8E-09

1E-08

1.2E-08

1.4E-08

0 500 1000 1500P（

ｃ）

窒素分子の速さ ｃ /ms-1

100 K200 K300 K400 K500 K

0

10000000

20000000

30000000

40000000

0 500 1000 1500

P（ｃ）

窒素分子の速さ ｃ /ms-1

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0 500 1000 1500

P（ｃ）

窒素分子の速さ ｃ /ms-1

100 K200 K300 K400 K500 K

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0 500 1000 1500

P（ｃ）

窒素分子の速さ ｃ /ms-1

300 K

ボルツマン因子 c2 - 因子

Δc

P(c)

NN P c c

P c c

NN 1

全ての事象についての確率の和は１

m mc2(---------)3/2 exp( - ------- )2πkT 2kT 4πc2

×

ΔN------

N

速さがc～c+Δcにある割合

液体分子の運動エネルギー

野村良紀・中村吉伸共著『化学教科書シリーズ 基礎化学』2003，丸善，p.85．

温度上昇により

蒸発可能な分子

の数が増加した

物質の三態

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ化学』1999，化学同人，p.26．

固体

液体

気体

固相

液相

気相

物質の三態と相転移

田嶋和夫・上野實・越沼征勝・小林光一・中村昭雄・本山泉共著『一般化学－現代化学のすがた－』1998，丸善，p.55．

三態 相転移

固体

固 ⇔ 液

液体

液 ⇔ 気

気体

気 ⇔ 固

物質の三態と分子の運動

振動 並進，回転 並進，回転

野村良紀・中村吉伸共著『化学教科書シリーズ 基礎化学』2003，丸善，p.70．

相図 phase daigram １

圧

力

Ｐ

温度 Ｔ

三重点 臨界温度

固

体

液

体

超臨界流体

気体

温浴加熱

加圧

気相

凝縮相

気液界面の消失

BD,C

E

超臨界流体

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で

学ぶ化学』1999，化学同人，p.27．

二酸化炭素 ＣＯ２

臨界点 ３１ ℃

臨界点以上では，気体と

液体の界面が消滅し，

気体と液体の区別が

つかなくなる

カフェインの抽出溶媒に利用

E

B : 気体のみ

E : 液体のみ

相図 phase daigram ２

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ化学』1999，化学同人，p.26．

温度－エネルギー曲線

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ化学』

1999，化学同人，p.27．

野村良紀・中村吉伸共著『化学教科書

シリーズ 基礎化学』2003，丸善，p.68．

顕熱と潜熱

顕熱 潜熱

（相転移に必要なエネルギー）

比熱 融解熱 凝固熱

（温度－エネルギー曲線の傾き） 蒸発熱 凝縮熱

昇華熱 凝固熱

エネルギー値は下線で示した用語で呼称する。

例：黒鉛の昇華熱は 718.4 kJ mol-1 である。

氷，水，水蒸気

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ化学』1999，化学同人，p.26,27．

水の相変化 圧力－温度

中村義男著『化学熱力学の基礎』1995，三共出版，p.103．

融解

蒸発

昇華

凍結乾燥

水の相変化 体積－温度

大城芳樹，平嶋恒亮著『図表で学ぶ化学』

1999，化学同人，p.26．

圧力をかけると体積は小さくなる

通常の物質

モル体積 液体 ＞ 固体

加圧により 液体 → 固体

高圧下での融点 上昇

水

モル体積 固体 ＞ 液体

加圧により 固体 → 液体

高圧下での融点 降下