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理科(問題/化学/実験/中学/高校/大学/勉強/授業)

つまみ読み
記事 1 by SAKU

初めまして、私は中3のSAKUです。私の学校では明日、理科の授業のときに班ごとに実験を発表します。... ( 続きを読む )

1.
手抜きな解説です。 すてら

2.ありがとうございました。

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コメント 3 by SAKU
>>2 すてらさん
お返事ありがとうございました。
昨日お返事がきてるの気づきませんでした…でも分かりやすい解説ありが
とうございました。
To:SAKU

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主題: 『炎色反応』について分からないところ

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2005年12月14日(水) 19時36分 親記事 3件目のコメント
コメント 4 by akira
SAKUさんへ
akiraといいます。僕は専門が有機化学で、無機化学は素人なので簡単に説
明できません。つまりとっても難しくしかお話することができないのです。
その点考慮して読んでください。炎色反応は下記にもあるように昔から良く
知られた金属分析の方法です。ただすてらさんが書いて有るように君たちが
ナトリウム金属を使うとはとても思えなかったのでこれを書いています。彼
が書いてるようにナトリウム金属は水と接触すると激しい反応を起こします
から。金属には一般には金属単体(原子)と塩(イオン)とが有ります。或
いは2分子くっついて存在する場合も有ります。(ほんとはもっと沢山の存
在状態があるんですがこの際省きましょう)花火の色は金属塩の色です。例
えばバリウム塩の緑色、ストロンチウム塩の赤色、銅塩の青緑色などがよく
使われていま。つまり、ある種の金属塩(主にアルカリ金属や アルカリ土
類金属など、習ったかな)を炎の中に入れて強熱すると,炎に金属特有の色
がつく場合があります。これが「炎色反応」と呼ばれるものです。

 炎色反応を利用して試料中に含まれる金属成分を判定する方法は炎色試験
と呼ばれ,
古くから用いられている鋭敏な定性分析法の一つです。

これでは君の質問に答えた事になりませんね。 炎色反応はスペクトルとい
いますが、スペクトルの中でたくさんのスペクトルが集合している部分をバ
ンドスペクトルといいます。この光の特徴は、原子やイオン、さらには固体
から出るのではなく気体分子、特に二原子分子から放出されるという点にあ
ります。この光は、物質を原子やイオンにまでバラバラにする必要がないの
で、線スペクトルを示す光に比べて低い温度で放出されます。つまり、
2500℃あたりの温度で発色させるには好都合であり、花火はもちろん炎色反
応で見られる鮮やかな色のかなりの部分はこのバンドスペクトルを示すと考
えられます。ところが、原子は線スペクトル(輝線)なんです。なぜ分子の
場合はバンドスペクトルなのか、ここからが本題です。
 分子には、原子にはない振動、回転運動をします。つまり、分子は原子と
異なり立体的に複雑な形をしているので、エネルギー交換の時に分子内で振
動や回転運動をします。
 よく見るとバンドスペクトルはたくさんの線スペクトルの集まりになって
いるように見えます。実際、線スペクトル同様バンドスペクトルの場合も、
電子の低エネルギー状態への遷移が基本となって起きます。
しかし、原子と異なり、分子は外部からエネルギーを受け取り(つまり炎の
中に入れること)、分子内電子が高いエネルギー状態に励起されるときに
も、そのエネルギーの一部はこのような分子運動のエネルギーに割かれてし
まうし、再度励起電子が低エネルギー状態に遷移するときにも、放出される
べき光エネルギーの一部分が分子内運動エネルギーの方にまわってしまいま
す。
 そのために、それぞれのエネルギー状態が原子の場合ほどきっちり決まら
なくなり、電子のエネルギー変化も極わずかずつ異なったものになります。
そこで放出される光の方もわずかずつ異なった波長を持つようになり、バン
ド状スペクトルができるのです。それが君たちが見てる色だと考えてくださ
い。結論としては物質それぞれが持ってるエネルギー状態(物質構造)が異
なるからそれぞれ色が違うとしか僕には説明できません。エネルギー状態
(物質構造)と言うのはまだ習ってないと思いますが、原子核の周りに電子
が存在している状態のこと?をいいます。(正確な表現をすると君にはなに
か分からなくなると思うのでこのあたりでOKだと思うよ)
僕たち有機化学をするものは、物質をプラズマ状態にして出てくる輝線の波
長や強度によって金属の種類や濃度を調べます。もちろん輝線は一本では有
りませんがそれぞれ特徴的な波長の輝線を目安にして分析します。その基礎
となるのが君たちがやる実験です。がんばって勉強してください。長くなり
ましたが、では akira
この投稿に返信
2005年12月15日(木) 23時10分違反通報親記事 4件目

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