化学

用語集

アレニウスの式: 速度定数 $k$ と絶対温度 $T$、活性化エネルギー $E_a$ の関係を表す式 $k=Ae^{-E_a/(RT)}$。$A$ は頻度因子と呼ばれる定数。 (活性化エネルギーとアレニウスの式)
イオン結晶: 陽イオンと陰イオンが静電気的な引力(イオン結合)によって、規則正しく交互に配列してできた結晶のこと。 (イオン結合と結晶格子)
エネルギー図: 物質のエンタルピーの大小関係を、縦軸をエンタルピーの高さとしたグラフのように表した図のこと。反応経路ごとの矢印と $\Delta H$ の値を書き込むことで、ヘスの法則を使った計算を整理しやすくなる。 (ヘスの法則)
エンタルピー: 物質がもつ、熱の出入りに関係するエネルギーの大きさを表す量のこと。記号 $H$。圧力が一定のもとでは、反応の前後でのエンタルピーの変化量が、そのまま反応にともなって出入りする熱量に対応する。 (反応熱とエンタルピー)
エンタルピー変化(反応エンタルピー)ΔH: 化学反応の前後でのエンタルピーの変化量のこと。$\Delta H = (\text{反応後のエンタルピー}) - (\text{反応前のエンタルピー})$ で定義される。発熱反応では $\Delta H<0$、吸熱反応では $\Delta H>0$ となる。 (反応熱とエンタルピー)
コロイド溶液(ゾル): コロイド粒子が液体中に分散している状態。流動性を持つものを特に**ゾル**と呼ぶ。 (コロイド)
コロイド粒子: 直径がおよそ $1\ \mathrm{nm}\sim 100\ \mathrm{nm}$ 程度の、ふつうのイオンや分子より大きい粒子。 (コロイド)
ダイヤモンド: 炭素の同素体の1つ。すべての炭素原子が、正四面体の頂点方向にある4個の他の炭素原子と共有結合してできた、立体網目状の結晶。 (共有結合の結晶)
チンダル現象: コロイド溶液に横から光を当てると、コロイド粒子が光を散乱させるため、光の通路が明るく輝いて見える現象。 (コロイド)
ファラデーの法則: 電気分解によって電極で変化する物質の物質量は、流れた電気量(=流れた電子の物質量)に比例するという法則のこと。 (ファラデーの法則)
ファラデー定数: 電子1mol(アボガドロ定数個の電子)がもつ電気量の大きさのこと。記号 $F$、$F=9.65\times 10^4\ \mathrm{C/mol}$(=96500 C/mol)という値をとる。 (ファラデーの法則)
ファンデルワールス力: すべての分子間にはたらく弱い引力のこと。分子量(電子の数)が大きいほど、また分子どうしの接触面積が大きいほど強くなる。 (分子結晶と分子間力(ファンデルワールス力・水素結合))
ブラウン運動: コロイド粒子が、周囲の溶媒分子から不規則に衝突を受けることで生じる、不規則で絶え間ない運動。限外顕微鏡で観察できる。 (コロイド)
ヘスの法則(総熱量保存の法則): 反応の前後の物質の種類と状態が決まっていれば、反応がどのような経路をたどって進んでも、反応エンタルピーの総和は変わらないという法則のこと。 (ヘスの法則)
ヘンリーの法則: 一定温度で、一定量の溶媒に溶ける気体の物質量(または質量)は、その気体の圧力(混合気体では分圧)に比例するという法則。溶解時に溶媒と反応しない、あまり水に溶けにくい気体でよく成り立つ。 (気体の溶解度とヘンリーの法則)
モル沸点上昇定数・モル凝固点降下定数: 質量モル濃度 $1\ \mathrm{mol/kg}$ の溶液における沸点上昇度・凝固点降下度。溶媒の種類ごとに決まった値を持ち、それぞれ記号 $K_b$、$K_f$ で表す。 (希薄溶液の性質(蒸気圧降下・沸点上昇・凝固点降下))
モル分率: 混合気体全体の物質量に対する、ある成分気体の物質量の割合のこと。$x_A=\dfrac{n_A}{n_{\text{全}}}$ で表され、単位はない(無次元)。 (混合気体と分圧)
ルシャトリエの原理(平衡移動の原理): 平衡状態にある系に、濃度・圧力・温度などの変化を与えると、その変化をやわらげる(打ち消す)向きに平衡が移動するという原理。 (ルシャトリエの原理)
圧縮率因子(Z): 実在気体の $PV$ と、同じ条件の理想気体の $nRT$ との比 $Z=\dfrac{PV}{nRT}$ のこと。理想気体では常に $Z=1$ になり、実在気体では $Z$ が1からずれることで、理想気体からのズレの大きさがわかる。 (実在気体とファンデルワールスの状態方程式)
一次電池: 放電したら電圧が下がって使えなくなり、充電して繰り返し使うことができない電池のこと。マンガン乾電池・アルカリマンガン乾電池などが代表例。 (実用電池(鉛蓄電池・燃料電池))
陰極: 電気分解において、外部電源の負極につながれた電極のこと。外部電源から電子を受け取る還元反応が起こる。 (電気分解の原理)
塩の加水分解: 弱酸や弱塩基からできたイオンが、水と反応して電離前の弱酸・弱塩基に戻る反応。この反応によって水溶液が酸性・塩基性のどちらかにかたよる。 (塩の加水分解)
塩析: 親水コロイドに多量の電解質を加えると、粒子を取り巻いていた水分子が奪われ、水和が崩れて沈殿する現象。 (コロイド)
化学平衡(平衡状態): 可逆反応において、正反応の速度と逆反応の速度が等しくなり、見かけ上は反応が止まって見える状態。 (化学平衡と平衡定数)
可逆反応: 正反応(右向き)と逆反応(左向き)がどちらも起こりうる反応。反応式には $\rightleftharpoons$ を用いる。 (化学平衡と平衡定数)
活性化エネルギー: 反応物が生成物に変化するために乗り越える必要があるエネルギーの山の高さ。記号 $E_a$ で表す。 (活性化エネルギーとアレニウスの式)
活性化状態(遷移状態): 反応の途中で、反応物が最もエネルギーの高い不安定な状態を経由する、その状態のこと。 (活性化エネルギーとアレニウスの式)
活性電極: 電気分解のときに、電極そのものが酸化されて溶け出す(陽極の場合)など、電極自身が反応に参加する電極のこと。銅 $\ce{Cu}$、銀 $\ce{Ag}$ などが代表例。 (電気分解の原理)
緩衝液: 弱酸とその塩(共役塩基)、または弱塩基とその塩(共役酸)を混合した溶液で、少量の酸や塩基を加えてもpHがほとんど変化しない性質(緩衝作用)を持つ。 (緩衝液)
緩衝作用: 緩衝液に少量の酸・塩基を加えても、それを弱酸・共役塩基の量の変化として吸収し、pHの変化を小さく抑えるはたらき。 (緩衝液)
気液平衡: 密閉容器の中で、単位時間あたりに蒸発する分子の数と、凝縮する分子の数が等しくなり、見かけ上、液体の量が変化しなくなった状態のこと。 (蒸気圧と沸点)
気体定数(R): すべての気体に共通する比例定数。圧力をPa、体積をL、温度をKで表すとき、$R=8.3\times10^{3}\ \mathrm{Pa\cdot L/(K\cdot mol)}$ という値になる。 (理想気体の状態方程式)
起電力: 電池が両電極間に生み出す電圧の理論上の大きさのこと。単位はV(ボルト)。 (ダニエル電池のしくみ)
吸熱反応: 反応が進むときに、周囲から熱を吸収する反応のこと。生成系のエンタルピーが反応系のエンタルピーより高くなるため、$\Delta H>0$ になる。 (反応熱とエンタルピー)
共有結合の結晶: 非常に多数の原子が、共有結合だけによって規則正しく結びつき、結晶全体が1つの巨大な分子のようになっている固体のこと。 (共有結合の結晶)
凝固点降下: 溶質を溶かすと、溶液が凝固し始める温度が、純溶媒の凝固点よりも低くなる現象。 (希薄溶液の性質(蒸気圧降下・沸点上昇・凝固点降下))
凝析: 疎水コロイドに少量の電解質を加えると、粒子の表面電荷が中和されて反発力を失い、粒子どうしが集まって沈殿する現象。 (コロイド)
極性分子: 分子内の電荷の分布にかたよりがあり、部分的に正・負の電荷を帯びている分子。水 $\ce{H2O}$ やエタノール $\ce{C2H5OH}$ など。 (溶解のしくみ)
金属結合: 金属の陽イオン(原子核と内殻電子)と、その間を自由に動き回る自由電子との間にはたらく静電気的な引力による結合のこと。 (金属結合と金属結晶)
結合エネルギー: 気体状態にある分子の、ある共有結合1mol分を切り離して、ばらばらの気体状態の原子にするのに必要なエネルギーのこと。結合を切るには常にエネルギーが必要なので、結合エネルギーの値はつねに正の値をとる。 (結合エネルギーと反応熱)
黒鉛(グラファイト): 炭素の同素体の1つ。炭素原子が正六角形網目状の平面(層)をつくり、その層が弱い分子間力で積み重なった構造をもつ。 (共有結合の結晶)
再結晶: 温度による溶解度の違いを利用して、溶液を冷却するなどして溶質を結晶として析出させ、不純物から分離・精製する操作。 (固体の溶解度)
三重点: 状態図上で、固体・液体・気体の3つの状態が同時に平衡状態で共存できる、温度と圧力が1つに定まる点のこと。 (状態変化と分子間力)
自由電子: 金属原子が放出した価電子のうち、特定の原子に固定されず、金属結晶全体を自由に動き回れるようになった電子のこと。 (金属結合と金属結晶)
質量モル濃度: 溶媒 $1\ \mathrm{kg}$ あたりに溶けている溶質の物質量(mol)。記号 $m$ で表し、単位は $\mathrm{mol/kg}$。 (希薄溶液の性質(蒸気圧降下・沸点上昇・凝固点降下))
質量作用の法則: 平衡状態では、生成系の濃度の積(係数を指数とする)を反応系の濃度の積(係数を指数とする)で割った値が、温度が一定であれば常に一定になるという法則。 (化学平衡と平衡定数)
実在気体: 実際に存在する気体のこと。分子自身の体積を持ち、分子間力もはたらくため、理想気体の状態方程式には厳密には従わない。 (実在気体とファンデルワールスの状態方程式)
充填率: 単位格子の体積のうち、原子が実際に占めている体積の割合のこと。原子を球とみなして計算する。 (結晶格子の計算(単位格子・充填率))
充電: 外部の電源を使って、放電時とは逆向きに電流を流し、放電で起こった反応を逆向きに進めて電池をもとの状態に戻すこと。原理としては電気分解と同じである。 (実用電池(鉛蓄電池・燃料電池))
昇華: 固体が液体を経ずに直接気体に変わる変化のこと。ドライアイスやナフタレンなどで見られる。気体が直接固体になる変化も昇華に含めて呼ぶことが多い(区別する場合は凝華と呼ぶ)。 (状態変化と分子間力)
蒸気圧曲線: 横軸に温度、縦軸に飽和蒸気圧をとったグラフのこと。温度が高いほど飽和蒸気圧も大きくなる、右上がりの曲線になる。 (蒸気圧と沸点)
蒸気圧降下: 不揮発性の溶質を溶かすと、同じ温度における溶液の蒸気圧が、純溶媒よりも低くなる現象。 (希薄溶液の性質(蒸気圧降下・沸点上昇・凝固点降下))
蒸発(気化)・凝縮: 液体が気体に変わることを蒸発(気化)、気体が液体に変わることを凝縮という。 (状態変化と分子間力)
触媒: 反応の前後で自身は変化しないが、反応の活性化エネルギーを小さくする(別の反応経路を提供する)ことで反応速度を大きくする物質。 (活性化エネルギーとアレニウスの式)
浸透: 半透膜を隔てて濃度の異なる溶液(または溶媒)を接すると、濃度を均一にしようとして、溶媒分子が低濃度側から高濃度側へ移動する現象。 (浸透圧)
浸透圧: 浸透による溶媒の移動を止めるために、溶液側に加える必要がある圧力。記号 $\Pi$ で表す。 (浸透圧)
親水コロイド: 水との親和力が大きく、粒子の周囲に多数の水分子が水和することで分散状態を保っているコロイド。沈殿(塩析)させるには多量の電解質が必要。 (コロイド)
水素結合: F、O、Nのように電気陰性度が大きく原子半径の小さい原子に直接結合したH原子が、別の分子の中のF、O、N原子と、静電気的な引力によって結びつく結合のこと。ファンデルワールス力より強い。 (分子結晶と分子間力(ファンデルワールス力・水素結合))
水和: 溶媒分子が、溶質の粒子(イオンや分子)を取り囲んで安定化させる現象。水が溶媒のときは特に**水和**と呼ぶ。 (溶解のしくみ)
水和イオン: 水和によって水分子に取り囲まれた状態のイオンのこと。 (溶解のしくみ)
正極: 電池において、還元反応(電子を受け取る反応)が起こる電極のこと。外部の導線から電子を受け取る側である。 (ダニエル電池のしくみ)
生成エンタルピー: 化合物1molを、その成分元素の単体から作るときの反応エンタルピーのこと。 (反応熱とエンタルピー)
絶対温度: $-273℃$ を $0\ \mathrm{K}$(絶対零度)とする温度の表し方。単位はケルビン(K)。セルシウス温度 $t\ [℃]$ との関係は $T = t+273$ で表される。気体の法則の計算では、必ず絶対温度を用いる。 (ボイル・シャルルの法則)
全圧: 混合気体全体が示す圧力のこと。各成分気体の分圧の合計に等しい。 (混合気体と分圧)
疎水コロイド: 水との親和力が小さく、粒子どうしの電気的な反発によって分散状態を保っているコロイド。少量の電解質で沈殿(凝析)しやすい。 (コロイド)
素焼き板: 小さな穴が無数に開いた、目に見えないほど細かい多孔質の板のこと。2つの水溶液が直接混ざり合うのを防ぎながら、イオンだけを少しずつ通過させて、両液の電気的中性を保つ役割をもつ。 (ダニエル電池のしくみ)
組成式単位数(Z): 1つの単位格子の中に、組成式で表される単位(NaClなど)が何個分含まれているかを表す数のこと。 (イオン結合と結晶格子)
速度式(反応速度式): 反応速度と反応物の濃度との関係を表す式。$v=k[\mathrm{A}]^m[\mathrm{B}]^n$ のように表され、指数 $m,n$ は実験によって決定される。 (反応速度と速度式)
速度定数: 速度式に現れる比例定数 $k$。温度が一定であれば一定の値を持ち、温度が高くなるほど大きくなる。 (反応速度と速度式)
体心立方格子: 立方体の8個の頂点と、その中心に1個ずつ原子が位置する結晶構造。配位数は8。 (金属結合と金属結晶)
単位格子: 結晶の中で、原子・イオンの配列パターンを繰り返す最小の立体構造の単位のこと。単位格子を空間的に繰り返し積み重ねると、結晶全体ができあがる。 (イオン結合と結晶格子)
中和エンタルピー: 酸と塩基が中和して、水1molが生成するときの反応エンタルピーのこと。 (反応熱とエンタルピー)
展性・延性: 展性は薄く箔状に広げられる性質、延性は細く長く線状に延ばせる性質のこと。どちらも金属に特有の性質で、金属結合が自由電子を介した結合であることに由来する。 (金属結合と金属結晶)
電気泳動: コロイド粒子が電荷を帯びているために、電場をかけると一方の電極に向かって移動する現象。 (コロイド)
電気分解: 外部の直流電源を使って電流を流すことで、本来は自発的に起こらない酸化還元反応を強制的に起こすこと。 (電気分解の原理)
電気量: 電流が運ぶ電荷の総量のこと。記号 $Q$、単位はC(クーロン)。電流 $I$[A]を時間 $t$[s]の間流し続けたときの電気量は $Q=It$ で求められる。 (ファラデーの法則)
電池(化学電池): 酸化還元反応で放出される化学エネルギーを、電気エネルギーとして取り出す装置のこと。 (ダニエル電池のしくみ)
電離定数: 弱酸・弱塩基の電離平衡についての平衡定数。弱酸では $K_a$、弱塩基では $K_b$ と表す。 (電離平衡(弱酸・弱塩基))
電離度: 溶かした酸(塩基)の物質量のうち、実際に電離した割合。記号 $\alpha$($0<\alpha\leq1$)で表す。 (電離平衡(弱酸・弱塩基))
電離平衡: 弱酸・弱塩基が水溶液中で一部だけ電離し、電離していない分子と生じたイオンとの間で平衡状態になっていること。 (電離平衡(弱酸・弱塩基))
透析: 半透膜を利用して、コロイド溶液に混ざっている小さいイオンや分子(不純物)を取り除く操作。 (コロイド)
難溶性塩: 水にきわめて溶けにくい塩。$\ce{AgCl}$、$\ce{BaSO4}$、$\ce{PbI2}$ など。 (溶解度積)
二次電池(蓄電池): 放電後に、外部から放電時とは逆向きの電流を流す(充電する)ことで、繰り返し使うことができる電池のこと。鉛蓄電池・リチウムイオン電池などが代表例。 (実用電池(鉛蓄電池・燃料電池))
燃焼エンタルピー: 物質1molが完全燃焼するときの反応エンタルピーのこと。燃焼は発熱反応なので、通常 $\Delta H<0$ の値をとる。 (反応熱とエンタルピー)
燃料電池: 水素などの燃料と酸素の反応によって、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換し続ける装置のこと。燃料を供給し続ける限り、放電を続けることができる。 (実用電池(鉛蓄電池・燃料電池))
配位数: 結晶中で、ある1つの粒子(イオンや原子)に最も近い距離にある、反対符号(または同種)の粒子の数のこと。 (イオン結合と結晶格子)
発熱反応: 反応が進むときに、周囲へ熱を放出する反応のこと。生成系のエンタルピーが反応系のエンタルピーより低くなるため、$\Delta H<0$ になる。 (反応熱とエンタルピー)
半透膜: 溶媒分子のような小さい粒子は通すが、溶質のような大きい粒子は通さない膜。 (浸透圧)
反応次数: 速度式における、それぞれの濃度の指数($m$ や $n$)。それらの和 $m+n$ を全体の反応次数と呼ぶ。 (反応速度と速度式)
反応商: 平衡定数の式と同じ形をした式に、平衡状態とは限らない、そのときどきの濃度を代入して計算した値。記号 $Q$ で表す。 (ルシャトリエの原理)
反応速度: 単位時間あたりの、反応物の濃度の減少量、または生成物の濃度の増加量。 (反応速度と速度式)
不活性電極: 電気分解のときに、電極そのものは反応せず、電子をやり取りする「場」としてのみはたらく電極のこと。白金 $\ce{Pt}$ や炭素(黒鉛) $\ce{C}$ が代表例。 (電気分解の原理)
負極: 電池において、酸化反応(電子を失う反応)が起こる電極のこと。外部の導線に電子を送り出す側であり、電流は外部回路では負極に向かって流れ込む。 (ダニエル電池のしくみ)
沸点上昇: 蒸気圧降下の結果、溶液の蒸気圧が外圧(大気圧)と等しくなる温度、すなわち沸点が、純溶媒よりも高くなる現象。 (希薄溶液の性質(蒸気圧降下・沸点上昇・凝固点降下))
分圧: 混合気体の中で、ある1種類の成分気体だけが、混合気体全体と同じ体積・同じ温度を単独で占めたと考えたときに示す圧力のこと。 (混合気体と分圧)
分子結晶: 分子が分子間力によって規則正しく配列してできた結晶のこと。ドライアイスやヨウ素、氷などが代表例。 (分子結晶と分子間力(ファンデルワールス力・水素結合))
平衡定数: 平衡状態にある各物質の濃度を、化学反応式の係数を指数として組み合わせた式の値。同じ温度では、初期濃度によらず一定の値になる。 (化学平衡と平衡定数)
保護コロイド: 疎水コロイドに加えることで、その周りを取り囲んで凝析を防ぐはたらきをする親水コロイド。 (コロイド)
放電: 電池が化学反応によって電気エネルギーを取り出し、外部に電流を流すこと。 (実用電池(鉛蓄電池・燃料電池))
飽和蒸気圧(蒸気圧): 密閉容器の中で、液体の蒸発する速さと気体が凝縮する速さがつり合った状態(気液平衡)になったときの、蒸気が示す圧力のこと。同じ温度であれば、容器の体積や液体の量によらず一定の値になる。 (蒸気圧と沸点)
飽和溶液: これ以上溶質を溶かすことができない、溶解度いっぱいまで溶質が溶けている溶液。 (固体の溶解度)
無極性分子: 分子内の電荷の分布にかたよりがない(または打ち消し合って全体として極性を持たない)分子。ヨウ素 $\ce{I2}$ やヘキサン $\ce{C6H14}$ など。 (溶解のしくみ)
面心立方格子: 立方体の8個の頂点と、6個の各面の中心に1個ずつ原子が位置する結晶構造。配位数は12で、最密構造の1つ。 (金属結合と金属結晶)
融解・凝固: 固体が液体に変わることを融解、液体が固体に変わることを凝固という。 (状態変化と分子間力)
融解熱・蒸発熱: 融解熱は、固体1gまたは1molを、融点ですべて液体に変えるのに必要な熱量。蒸発熱は、液体1gまたは1molを、沸点ですべて気体に変えるのに必要な熱量。 (状態変化と分子間力)
溶解エンタルピー: 物質1molを多量の水に溶かすときの反応エンタルピーのこと。 (反応熱とエンタルピー)
溶解度: 溶媒 $100\ \mathrm{g}$ に溶ける溶質の最大質量(g数)。温度によって決まった値を持つ。 (固体の溶解度)
溶解度曲線: 温度と溶解度の関係を表したグラフ。多くの固体は温度が高いほど溶解度が大きくなる。 (固体の溶解度)
溶解度積: 難溶性塩の飽和水溶液(固体の沈殿と共存する水溶液)における、各イオンの濃度の積(化学反応式の係数を指数とする)。温度が一定であれば一定の値になる。記号 $K_{sp}$ で表す。 (溶解度積)
陽極: 電気分解において、外部電源の正極につながれた電極のこと。電子を外部電源に向かって送り出す酸化反応が起こる。 (電気分解の原理)
理想気体: 分子自身の体積がなく、分子間力もはたらかないと仮定した、仮想的な気体のこと。実在の気体は、高温・低圧の条件で理想気体に近いふるまいをする。 (理想気体の状態方程式)
理想気体: 分子自身の体積が無視でき、分子間力もはたらかないと仮定した、状態方程式 $PV=nRT$ に厳密に従う仮想的な気体のこと。 (実在気体とファンデルワールスの状態方程式)
臨界点: 状態図上で、蒸気圧曲線(気液の境界線)が途切れる点のこと。この点をこえた温度・圧力では、液体と気体の区別がなくなる(超臨界状態)。 (状態変化と分子間力)
六方最密構造: 正六角柱を基本とし、原子が最も密に詰まった配列を積み重ねた結晶構造。配位数は12で、面心立方格子と同じ充填率をもつ。 (金属結合と金属結晶)