化学に関することを記事にしています。大学レベルの内容が多いですが、高校や中学レベルの内容もあります。また化学であれば、無機化学、有機化学、生物化学、分析化学、物理化学、量子化学、電気化学など幅広い分野の内容の記事を書いています。
銀塩化銀電極(Ag/AgCl)と可逆水素電極(RHE)の電位の換算方法
銀塩化銀電極(Ag/AgCl)と可逆水素電極(RHE)の電位の換算式 銀塩化銀電極(Ag/AgCl)と可逆水素電極(RHE)の電位はpHの影響を考慮して、次の式で換算することができる。 E(RHE) = EAg/AgCl + 0.059 pH + EoAgAgCl またEoAgAgClは25℃では次の値である。 EoAgAgCl = 0.1976 V
25℃の水のpHを求めよう 水のイオン積は25℃の場合である。 純水の25℃でのpHを求めよう。 解答編 pHは水素イオン濃度の対数なので、まずは水素イオン濃度を求めます。 水の電離平衡は、次のようになります。 2H2O ⇄ H3O+ + OH- 反応後のをxと置くと、次のように整理できます。 H2O H3O+ OH- 反応前 56 0 0 反応後 56-2x x x 水のイオン積の式より反応後について下の式が成り立ちます。 よって、次の式が成り立ちます。 ここからわかりやすく、[H3O+]は単に[H+]と書きます。 水素イオン濃度[H+]の対数を取ることで、次の式のようにpHが求められます。…
40℃の水の水素イオン濃度を求めよう 水のイオン積は40℃の場合である。 純水の40℃でのを求めよう。 解答編 水の電離平衡は、次のようになります。 2H2O ⇄ H3O+ + OH- 反応後のをxと置くと、次のように整理できます。 H2O H3O+ OH- 反応前 56 0 0 反応後 56-2x x x 水のイオン積の式より反応後について下の式が成り立ちます。 よって、次の式が成り立ちます。 よって、が答えになります。 補足：H2Oの56 mol/Lについて 1Lの水には1000/18 = 56 molのH2Oを含んでいます。そこで、通常は[H2O] ≒ 56 mol/L =一定 が常に成…
25℃の水の水素イオン濃度を求めよう 水のイオン積は25℃の場合である。 純水の25℃でのを求めよう。 解答編 水の電離平衡は、次のようになります。 2H2O ⇄ H3O+ + OH- 反応後のをxと置くと、次のように整理できます。 H2O H3O+ OH- 反応前 56 0 0 反応後 56-2x x x 水のイオン積の式より反応後について下の式が成り立ちます。 よって、次の式が成り立ちます。 よって、が答えになります。 補足：H2Oの56 mol/Lについて 1Lの水には1000/18 = 56 molのH2Oを含んでいます。そこで、通常は[H2O] ≒ 56 mol/L =一定 が常に成…
一酸化炭素と二酸化炭素の結合の長さの比較 一酸化炭素(CO)の炭素と酸素の結合であるC-Oの長さは113 pmである。一方で、二酸化炭素(CO2)の二重結合C=Oの長さは116 pmである。 二酸化炭素の二重結合C=Oより、一酸化炭素の炭素酸素結合C-Oの長さのほうが短い理由を説明しましょう。 解答編 一般的に結合距離は下のような関係になっている。 単結合の結合距離 > 二重結合の結合距離 > 三重結合の結合距離 つまり、一酸化炭素の炭素酸素結合C-Oの長さが二酸化炭素の二重結合C=Oより長いということは、三重結合に似た状態になっていると考えられる。 そこで、一酸化炭素の炭素酸素結合C-Oの共…
水のみの場合の水素イオン濃度・pHを求める計算方法です。 水のみの水素イオン濃度・[H3O+]・[H+] 水の電離平衡は、次のように表されます。 H2O + H2O ⇄ H3O+ + OH- よって平衡定数式は次のようになります。 しかし上の式を計算で使う場合は少ないです。なぜなら、1Lの水には1000/18 = 56 molのH2Oを含んでいます。そのうち、上の式の反応をする分子は10-7 mol程度です。 そこで、[H2O] ≒ 56 mol/L =一定 が常に成り立っているとして、[H2O]を定数として扱います。すると平衡定数式は次のようになります。 この水の電離に関する平衡定数を水のイ…
10℃の水の水素イオン濃度を求めよう 水のイオン積はは10℃の場合である。 純水の10℃でのを求めよう。 解答編 水の電離平衡は、次のようになります。 2H2O ⇄ H3O+ + OH- 反応後のをxと置くと、次のように整理できます。 H2O H3O+ OH- 反応前 56 0 0 反応後 56-2x x x 水のイオン積の式より下の式が成り立ちます。 よって、次の式が成り立ちます。 よって、が答えになります。 補足：H2Oの56 mol/Lについて 1Lの水には1000/18 = 56 molのH2Oを含んでいます。そこで、通常は[H2O] ≒ 56 mol/L =一定 が常に成り立っている…
完全燃焼から組成式を求めよう C、H、Oから構成される物質10.0 mgを完全燃焼させた。このとき、26.4 mgのCO2と6.0 mgのH2Oが生じた。この物質の組成式を書きましょう。 原子量はH = 1.0、C = 12.0、N = 14.0、O = 16.0とする。 解答編 組成式CaHbOcNdは各元素の原子数の比を表すものです。未知の物質の組成式を求めるには、未知の物質をある一定量取ります。そして、その未知の物質の中に含まれる各元素の原子数をモル単位で求めて、その比をとります。 C原子とH原子の数は、完全燃焼させることで求めることができます。 未知の物質のCが1個につき、完全燃焼させ…
高校化学で登場する還元剤と酸化剤について表にまとめました。 還元剤：電子(e-)を放出 還元剤総まとめ表 還元剤は電子を放出して、他の物質を還元する物質です。ある物質を還元するとき、還元剤自身は酸化されます。 酸化剤：電子(e-)を吸収 酸化剤総まとめ表 酸化剤は電子を吸収して、他の物質を酸化する物質です。ある物質を酸化するとき、酸化剤自身は還元されます。
計算で22.4を使うときのライフハック 理想気体のモル体積は22.4 L/molという値を計算で使うことがあると思います。 この計算を行うときのテクニックです。 上の関係を覚えておくだけで、計算が楽になることがあります。
【化学クイズ】過酸化水素水と過マンガン酸カリウムの酸化還元滴定
過酸化水素水と過マンガン酸カリウムの酸化還元滴定について考えよう 過酸化水素水1.00 mLに水を加えて200 mLにした。そのうちの20.0 mLをとり、希硫酸を加えて強酸性にした。この溶液に0.010 mol/Lの過マンガン酸カリウム溶液を、その色が消えなくなるまで滴下したところ、25.2 mL必要だった。 最初の過酸化水素水の濃度は質量%でいくらでしょうか。 ただし、過酸化水素水の密度は1.07 g/mL、H2O2の分子量は34とします。 解答編 まず過マンガン酸カリウム(KMnO4)と過酸化水素(H2O2)のどちらが、酸化剤でどちらが還元剤かを考えます。 KMnO4はMnの酸化数は+7…
プロパンの完全燃焼に必要な空気の量はいくらでしょう 8.8 gのプロパンを完全燃焼させるには、空気(今回はモルの割合をN2 = 80%、O2 = 20%とする)は何g必要でしょうか。 ただし、原子量N = 14、O = 16、分子量C3H8 ＝44とする。 解答編 プロパン(C3H8)を燃焼で、酸素(O2 )と反応させたときの反応式は以下のようになります。 C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O まず、完全燃焼したときのプロパン(C3H8)と空気のモル比を考えると次のようになります。 C3H8 ： O2 ： 空気 = 1：5：5×5 =1：5：25 次に窒素(N2)の分子量は28、酸…
H2OとH2O+の結合角を比べよう H2O分子の∠HOHの結合角と、H2Oから電子1個取り除いたH2O+の∠HOHの結合角はどちらが大きいでしょうか。 解答編 水分子の結合角はsp3混成軌道に由来している。具体的には2つのO-HとO上の2つの非共有電子対の合計4つが反発するように正四面体を形成している状態で配置されている。 そして、H2O+は酸素上の非共有電子の4つのうち1つが減少して、電子が3つになっている。このとき電子が減ったために、非共有電子対とO-Hの電子対同士の反発が減少することになる。その結果、H2O+の∠HOHの結合角のほうが、H2O分子の∠HOHの結合角よりも大きくなる。 実際…
【化学クイズ】過マンガン酸カリウムを使う酸化還元滴定について
過マンガン酸カリウム水溶液を使った酸化還元滴定について考えよう 硫酸酸性下のFeSO4水溶液25 mLを0.010 mol/LのKMnO4水溶液で滴定した。その結果KMnO4水溶液が20 mL必要だった。このときのFeSO4水溶液の濃度を求めましょう。 解説編 酸性下のKMnO4は酸化力が大きい。そのため、酸化剤はKMnO4、還元剤はFeSO4である酸化還元反応と考えることができる。 また電子を放出するのはFe2+と考えることができる。 そこで半反応式を書くと下のようになる。 酸化剤の半反応式：MnO4- + 5e- + 8H+ → Mn2+ + 4H2O 還元剤の半反応式：Fe2+ → Fe…
【化学クイズ】塩素の同位体について(原子量・分子の種類・存在比・分子量)
塩素の同位体について考えよう 天然では、塩素原子は3517Clと3717Clの2種が存在する。そしてその存在比は3517Cl：3717Cl = 3：1である。 1: 塩素の原子量 2: Cl2の種類は何種類存在するか 3: 上の数種類Cl2の存在比 4: Cl2の分子量 上記の4つの量を求めましょう。 解答編 1: 塩素の原子量 原子量は原子の質量であり、原子質量単位(amu)/個の単位で表される量です。 そして各元素ごとに、それを構成する原子について原子量を求めるのですが、このクイズの塩素の同位体のように元素を構成する原子には2種類以上の種類があります。そこで原子量を求めるときは、存在比をも…
【化学クイズ】同位体が存在する原子の原子量の計算・原子量の求め方
原子量を計算しよう 天然に存在するルビジウムは2種の同位体が存在する。 ルビジウム85の質量は84.9118 u、存在比は72.165%である。 ルビジウム87の質量は86.9092 u、存在比は27.835%である。 ルビジウムの原子量を計算してください。 解答編 原子量の計算は以下の式で求めることができます。 全ての粒子を集めたときに、各粒子が何%質量に寄与しているかを考えている式です。 今回のクイズの条件で実際に計算すると下の式で原子量は85.4678と求めることができます。
【化学クイズ】キセノンの同位体のなかの異常な存在比を考える問題
【化学クイズ】キセノンの同位体のなかの異常な存在比 キセノンの同位体存在比を下の表に表す。 キセノンの質量数と同位体存在比 同位体存在比にみられる一般的な傾向から判断して、これらの同位体のなかに異常な存在比を示すものがある。それはどれでしょうか？ 解答編 異常な存在比のキセノンとしては、大きく2つの条件に該当するものであることが考えられる。 1つめはキセノンは原子番号が54番と偶数番号の元素であるにも関わらず質量数が奇数である条件が考えられる。 2つめは、最も安定な同位体キセノン132からの質量数の差が大きいという条件が考えられる。 上の2つの条件に最も合致するキセノンはキセノン129である。…
【化学クイズ】元素or単体の意味で使われている単語を選ぶ問題 文章の中の下線部の単語は元素と単体のどちらの意味で使われているでしょうか？ 1: 臭素は赤褐色の液体である。 2: 二酸化炭素は酸素と炭素の化合物である。 解答編 原子を陽子数で区別し、陽子数の異なる原子を1つの独立した物質種とみたときに、これを元素といいます。つまり元素とは同じ陽子数の原子の集団を指している言葉だと考えることができます。 一方で、単体は同じ元素の原子の集合体のことです。 1:の文中の臭素は臭素分子(Br2)という具体的な物質、つまり単体であることを表しています。 2:の文中の酸素と炭素はそれぞれ酸素原子と炭素原子の…
原子、イオンの電子配置を書き表わせ 1: Li 2: Li+ 3: Ne 4: Ca 5: Ca2+ 6: Fe 7: Fe3+ 上記の原子、イオンの電子配置について A: O=K2L6 B: O = 1s2 2s2 2p4 の2通りの書き方で書いてください。 解答編 原子核の周りの電子は電子軌道という位置に分布しています。そこで、各原子の電子がどの電子軌道に入っているのかという電子配置を書き表わすことが今回のクイズです。 AはK殻やL殻という殻のどこに電子が入っているかを、電子の数を上付きの数字で表わしています。 Bは1s軌道や2s軌道のどこに電子が入っているから、電子の数を上付きの数字で表…
元素記号と質量数、原子番号(陽子数)の表記の仕方 原子核は陽子と中性子で構成されています。この原子核の中の陽子の数を原子番号、陽子の数と中性子の数の合計を質量数といいます。 また原子は原子番号によって化学的な性質が違うため、原子番号に対応した元素記号が決められています。例えば原子番号1の水素はH、原子番号6の炭素はCとなります。 そこで、原子番号と質量数と元素記号を一緒に表すときには、ルールが決められています。元素記号の左上に質量数、元素記号の左下に原子番号を書きます。 元素記号と原子番号、質量数の表し方 原子番号を省略する場合もあり、12Cや13Cのように表記することもあります。この場合の読…
クイズ：陽子数と電子数を求める 1: 3Li 2: Li+ 3: Cl 4: Cl- 上の1~4の粒子の陽子数と電子数を求めよう。 解答編 陽子数や電子数を考えるときは、原子番号から考えるとスムーズです。 1と2のLiの原子番号は3です。そして原子番号と陽子数は同じ数です。また元素記号の左下に書いてある数字は陽子数です。そのため、1: 3Liの陽子数は3です。またイオンではないため、陽子数と電子数は同じとなります。そのため1: 3Liの電子数は3です。 答え1: 3Li 陽子数=3 電子数=3 2は1と同じリチウムですが、1価の陽イオンです。そのため、電子の数が陽子数よりも一つ少なくなっていま…
質量数とは 質量数 (mass number) とは一つの原子核を構成する陽子の数Zと中性子の数Nの和(総数)のことです。また質量数に含まれる陽子と中性子を合わせて核子といいます。 一般的には、質量数をAで表すことが多く、関係を式で書くとA=Z+Nとなります。 原子は陽子と中性子と電子によって構成されていますが、電子の質量は陽子や中性子よりも非常に小さい(約1840分の1)ため、質量数は原子の質量の目安になります。 質量数を指定すると、原子や原子核の種類が指定されることになります。 質量数を原子記号と一緒に書く場合には原子記号の左上に書くことになっています。例えば質量数12の炭素原子の場合、1…
原子番号と質量数に関するクイズ 原子番号がZ、質量数がAの原子があります。この原子が1価の陰イオンになった場合、陰イオン1つに含まれる中性子数と電子数はいくらでしょうか？ 解答を考えていきます。 原子番号と陽子数、電子数には次のような関係があります。 原子番号=陽子数=イオンになっていない原子の電子数 また質量数はその定義から、次のような関係があります。 質量数=陽子数+中性子数 このクイズでは原子番号=陽子数=Z、質量数=Aなので中性子数は次のように定めることができます。 中性子数=質量数-陽子数=A-Z この原子が1価の陰イオンになったということは、電子が1つ増えたということを示しています…
化学クイズ 90%の濃硫酸(密度1.809 g/mL)に水 (密度1.000 g/mL)を加えて30%の希硫酸(密度 1.215 g/mL)を1000 mL作った。この混合のときに硫酸と水の体積をあわせた全体積は何mL変化するだろうか。 ここでは90%濃硫酸の密度1.809 g/mL、水の密度1.000 g/mL、30%希硫酸の密度 1.215 g/mLとする。 解答編 この問題もわかりにくいときは図を書いてみるといいかもしれません。 ここでは硫酸水溶液の体積を、加えた水の体積をとしましょう。 まずは硫酸の質量に対して式をたてます。 また全体の質量に着目すると、次の式が立てられます。 この上の…
特に女性が気にするような化粧品の話です。実は界面活性剤は身のまわりでも多く使われており、その代表の1つが、化粧品です。 洗顔用化粧品 洗顔料は、肌表面を清潔に保つために用いる基本的な基礎化粧品です。 この洗顔料の剤型は、界面活性剤を比較的多く配合しているものがあります。これは使用時には水を加え泡立てて使用する「界面活性剤型」のものと、使用時に顔で汚れと充分なじませた後、拭き取りまたは洗い流す油分、保湿剤などを用いた「溶剤型」の二つに分類されます 洗顔料に用いられる界面活性剤は、脂肪酸せっけん、アミノ酸系界面活性剤(アシルグルタミン酸塩)、アシルメチルタウリン、ポリオキシエチレン(POE)、アル…
試薬の希釈に関するクイズです。研究室でもよく計算する人を見かけます。 希釈の問題に取り組んでみましょう 密度1.20 g/mLでHClを35質量%含んでいる塩酸を薄めて0.05 mol/Lの希塩酸を500 mL作ろうとしている。塩酸の分子量は36.5とする。 このとき塩酸は何mL必要だろうか。 ここでは求める値を mLとしましょう。両辺に塩酸に関する式を立てると解くことができます。500 mL = 0.5 Lといった単位の変換に注意をして式を立てられると簡単に解くことができます。 どうしても理解できない人は、希釈前の図と希釈後の図を描き、わかっていることを記入すると理解が早いかもしれません。
【化学クイズ】質量%濃度から容量モル濃度・質量モル濃度を求める。
化学クイズです。よくある濃度計算の問題です。 分子量Mの物質Aのa質量%水溶液の密度は d g/mLであるとします。 このとき、 容量モル濃度 質量モル濃度 を計算してください。 この問題は濃度がわかっている状態で、別の表し方で濃度を書くことができるかという問題です。 容量モル濃度 容量モル濃度は溶液中に含まれる溶質のモル数を表します。そのため単位はmol(A) / L(全) となります。 まず質量%濃度の溶質の量の単位をgからmolに変換する必要があります。 これは、g/molで割るとと変換できます。これはモル質量がg/molであることを利用すればいいとわかります。 次に溶液全体の量はmLで…
化学クイズです。今回は濃度に関する計算を紹介します。 ここでは分子量Mの物質A n molをv mL中に含む密度d g/mLの水溶液があると考えます。 また水の分子量をM0とする。 この時、 容量モル濃度 質量モル濃度 質量%濃度 モル分率(濃度) を考える。 1.容量モル濃度 容量モル濃度は溶液中に含まれる溶質のモル数を表す。そのため単位はmol(A) / L(全) となる。 そこで計算は となる。 2. 質量モル濃度 質量モル濃度は溶媒1 kg中に溶けている溶質の物質量(モル数)を表す。 そのため単位はmol (A)/ kg (溶媒) となる。 水の質量は全体の質量から物質Aの質量を引き算…
基礎的ですが、molが絡んでくる計算は苦手という方は多いのではないでしょうか？ いくつか条件わけして、解説していきます。基本的には単位に注意して単位にmolが残るように計算していくと、簡単に解けます。 物質のmolを求める問題 考え方 単位が(〇/mol)もしくは(mol/〇)となっている数値に目を付けます。 ある物質が数値X (〇)の単位である物質には(mol/O)をかけると（mol)が導けます。 〇/molの数値では、ある数物質の値 X (〇) となっている数値を〇/molで割ると(mol)が導けます。 単位に注目して具体的に式で書くと次のようになります。 具体例1 (g/mol)が出てき…
【化学クイズ】基準となる原子量が変わったら実際の値はどう変わる？
化学クイズ たまには息抜きに化学のクイズなどいかがですか？ 原子量がもし変化したら、実際の数値はどのように変化するかを考えてみる。 ここでは12C = 12を12C = 24として考えてみよう。このとき、 12C の原子1個の質量 (g) 気体定数 純水のpH このとき上記の値がどのように変化するかを考察する。 解説編 この問題では12C = 12を12C = 24として考えることになっています。これはつまり2倍の差です。これによってアボガドロ数は6×1023から2×6×1023にことになります。 これによって1mol の示す量が2倍になります。 わかりやすくまとめると、〇を単位とすると、〇/…
電子のスピン 電子はスピン(自転運動)をしていることによって、磁性が現れる。ここでは、この磁性について考えていく。 電子は自転に対応するスピン角運動量をもつ。ここではプランク定数をで割った量である。は大きさの無次元の角運動量演算子でスピンと呼ばれる。 スピンは成分が で定義されるパウリのスピン演算子を用いて、次のように表される。 電子スピンの大きさが整数ではなくであることは、ゼーマン効果の観測、シュテルンゲルラッハの実験、電子がフェルミ統計に従うことによって証明されている。 スピン磁気モーメント 電荷をもつ粒子が自転をすると、自転軸のまわりに小さな円電流が生じる。そのため、粒子は磁気モーメント…
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バーフォード反応とは？ スウェーデンの Christen Thomsen Barfoed によって考案された生化学試験がバーフォード試験 (Barfoed’s Test) です。また、このバーフォード試験で用いられる化学反応をバーフォード反応といいます。 バーフォード試験は、還元性をもつ単糖類と二糖類を区別するために使用されています。特に、アルデヒド基を含む単糖類と、アルデヒド基を含まない糖類を区別するために使用されています。 このバーフォード試験は、酸性溶液中の銅イオン (Cu2+) を還元する能力を活用することで、単糖類と二糖類を区別します。この区別が可能となるのは、グルコースやフルクトー…
料理と化学は切っても切れないほど、密接に結びついています。一方で授業で教える内容が増えている中学校や高校の化学の授業では、料理との関係を詳細に学ぶ機会には乏しいかもしれません。 さて、X(旧Twitter)で、魚介の臭みと旨味調味料の味の素についての投稿が注目を集めています。 投稿内容は"冷凍エビは水＋味の素につけて1時間つけて解凍すると美味しい"という投稿に対して、下記のコメントが付けられています。 魚介の臭みの原因はアルカリ性のトリメチルアミン(TMA)。これは魚の旨み成分のトリメチルアミンオキサイドが捕獲水揚げ後から分解されて発生してしまう。味の素の主成分、グルタミン酸はこのTMAを捕捉…
ビアル試験 (Bial's test) ビアル試験はペントース糖の測定に使用され、この反応はビアル反応ともいわれます。 この反応に使用するビアル試薬は、オルシノール、塩酸、塩化鉄(III)から構成されます。ただしビアル試薬の各成分の濃度は、研究者によって異なっている場合があります。 また、このビアル試薬を改良するため、塩酸の代わりにエタノールを加える方法も考案されています。(参考文献1) ビアル反応の原理 ビアル反応の原理は次のようになります。五員環のペントース糖と加熱すると、ビアル試薬はペントースを脱水してフルフラールを形成します。このフルフラールがオキシノールと縮合することで、青緑色の生成…
糖類 (糖質) は、多価アルコールのアルデヒドまたはケトンとして定義されます。また、これらの生体高分子も含まれ、加水分解によって、これらの化合物が得られます。糖類 (糖質) は動物、植物、微生物にも存在し、多様な構造的および代謝的な役割を果たします。 例えば、グルコースのような糖は主要なエネルギー源の一つであり、デンプンやグリコーゲンは、それぞれ植物と動物における貯蔵多糖類として機能しています。さらに、糖類 (糖質) は細胞壁、動物の結合組織、無脊椎動物の外骨格の構造成分でもあります。他に、糖類 (糖質) は核酸やNAD(P)やFADなどの補酵素のような重要な生体分子の成分でもあります。 糖類…
錯体を大学の講義などで習う中で、登場する言葉がキレートです。キレートの名前の由来も有名な話であり、獲物をしっかりつかむために両方のハサミを使うロブスターに由来し、1920年にMorganとDrewによって研究論文で提唱されました。キレートについて基礎から学ぶため、単座配位、多座配位などの錯体の配位子に関連する内容を紹介していきます。 単純配位子とキレート 錯体に関わる古典的な単純配位子としてアンモニアが有名です。アンモニアは一対の孤立電子対を与え、一つの配位共有結合しか形成できません。（図1参照）水分子には酸素上に二対の孤立電子対がありますが、通常一つの配位共有結合しか形成しません。これは、孤…
『博士人材活躍プラン～博士をとろう～ 』はご存知だろうか？ 令和6年3月26日に文部科学大臣を座長とする「博士人材の社会における活躍促進に向けたタスクフォース」において、「博士人材活躍プラン～博士をとろう～」を取りまとめました。文部科学省としては、博士を目指したい方が安心して学修できる環境を整え、高い専門性と汎用的能力を有する人材として生き生きと活躍することを後押ししていきます。引用: 文部科学省 webページ 博士号をもつ博士人材を、社会にイノベーションをもたらす人材として、博士のキャリアパスをアカデミアだけでなく、様々な分野に広げるために、日本の文部科学省・大学関係者・産業界で意識を変えて…
近年、急速にAIや半導体が注目されるようになってきました。そのため化学工業や材料を扱ううえでも集積回路やトランジスタなどの半導体の背景の知識の重要性も増してきています。そこで集積回路やトランジスタといった意味での半導体に関する用語などの基礎を学んで、理解を深めることを目的として記事を作成しています。 HBM (High Bandwidth Memory, 高帯域幅メモリ) とは？ HBM (High Bandwidth Memory, 高帯域幅メモリ) は、一言でいうと、非常にデータ転送速度が速いDRAM (メモリ) です。HBM (高帯域幅メモリ) が登場した簡単な背景を参考文献1より紹介し…
研究活動の1つとして、学術論文を投稿し、査読を経て、論文を論文誌に掲載させ、研究成果を世に公表するというものがあります。特に査読付きの論文は、研究者の業績の1つともされる重要な内容です。この論文を出版(publish)した研究者の100人中99人は対応しているだろうという過程が(データはないですが）査読者からのコメントへの回答です。 この回答レターはResponse letter(回答レター)やRebuttal letter(反論レター)と呼ばれます。この回答レター次第で、論文が採択(accept)されるか、却下(reject)されるかが決まるというケースもあるでしょう。 回答レターでまれに見…
リガンドとは？ リガンド(Ligand) は中心のものなどと強く結合するものという意味があります。そのため、リガンド(Ligand) という概念は、化学の分野以外でも使われています。たとえば、生体分子とのリガンドによって形成される複合体は、イオン結合や水素結合などの弱い非共有結合性相互作用も含まれており、こういったリガンドは生物学などで用いられています。生物化学などにおいても、こういったリガンドという言葉を目にすることがあります。 リガンド(配位子)とは？ 一方で、錯体化学では、リガンド (配位子) は中心原子に結合 (もしくは共有結合) できる適切なドナー基を持つ分子またはイオンです。また、…
ゼミ・抄読会・輪講・輪読の資料 理系の研究室に入ると、ゼミ、抄読会、輪講、輪読、論文紹介などの研究室によっていろいろな名前がつけられていますが、いわゆるゼミが行われます。内容の1つとしては、教科書や論文などを担当が読み込み、それを発表するというものです。このゼミの発表の際に、Wordなどでレポートのような形式にまとめるレジュメを用いるタイプと、Powerpoint(パワーポイント)などのスライド資料にまとめるタイプがあります。今回はスライド資料のタイプに焦点を当てます。 どういったパターンが求められているかは、研究室にもよりますが、ここでは経済産業省のサイトに公開されている委託調査報告書を紹介…
海外の雑誌に論文が掲載という話は耳にすることがあります。 研究室に所属している先輩が論文を発表だったり、テレビや書籍などの有識者が研究成果の論文を掲載だったり、色々の場面で目にすることはあると思います。 ところで海外の雑誌に論文が掲載されるというと凄そうですが、実際はどうなのでしょうか？ 実際はというと、ピンキリなのです。つまり必ずしも、スゴいとはいえません。どんなレベルの雑誌に掲載されたのかがスゴいかどうかの1つの指標といえるでしょう。それは海外かどうかもそこまで重要ではありません。 例えば、漫画に例えてみましょう。日本の場合でも有名な漫画雑誌から、まだあまり知名度のないような漫画雑誌までい…
大学生、大学院生で研究室で博士課程の先輩などを見ていると、博士課程がいかに大変かが想像できると思います。しかし、身近に博士課程に進学している学生などがいないと、その違いまでは想像できにくいかもしれません。 そこで、博士課程に進学する前に自問するべき5つの質問を紹介します。博士課程に進学する前に、自分なりの回答を用意しておきましょう。 Q1：博士号を取得したい理由はなにか？ 博士課程に進学する理由を整理しておきましょう。 例えば、研究を行いたいという理由であれば、修士課程で企業に就職して研究するという道もあります。たしかに大学と同じような進め方で研究ができないケースなどもあります。しかし、その一…
金属元素について 錯体は金属イオンと配位子で構成されることから、錯体において金属は重要な要素である。 元素周期表を見ると、元素の大半は金属である。また、研究者によって新たに作られ、確認される新元素も金属であるため、全元素における金属の割合は増加していくとも考えることができる。周期表上での元素の位置は、電子配置に依存する。そして、よく知られているように各元素の化学的な性質は、元素周期表上の元素の位置によって、それぞれ特徴がある。例えば、s、p、d、fブロックの金属は共通の性質がある。通常は、金属は陽イオンを形成し、他のイオンや分子と結合して、分子配位錯体となることが多い。 自然中の金属元素と錯体…
配位結合 錯体化学において重要な要素の1つが、配位結合である。分子結合を形成する共有結合は、結合に関与する原子がそれぞれ電子を1つずつ出して電子のペアが形成され、この電子のペアによって結合ができる。この共有結合は、ルイスが提唱し、そして現在でも、化学を考えるうえでの基礎的な概念となっている。 一方で、配位結合は、共有結合のように2つの原子から1つずつ電子を共有するのではなく、ある原子の軌道から1対の電子（ローンペア）を出し、相手原子となる原子の空の軌道を占有することによって形成される。そして、錯体化学は、この配位結合の形成という概念を考える必要がある。 配位結合は、電子対を出すアクセプター (…
一言でいうと、「理系のアカデミアの女性の割合を増やそう」といえるであろうアカデミアの男女共同参画問題ですが、読みやすい寄稿が公開されていますので、この寄稿をもとに、この話題を取り上げたいと思います。 寄稿はJSPSのCHEERS!に投稿された安藤真一郎氏のものです。リンクは以下になりますが、5~10分程度で読める読みやすい文章であり、研究者として忙しいなか執筆された文章だと思われますので、ぜひ一読をおすすめします。 アカデミアにおける男女共同参画はなぜ遅々として進まないのか この寄稿の見出しをまとめると以下のようになります。 ・なぜ男女共同参画が必要か・なぜ男女共同参画が進まないのか・無意識の…
新型コロナウイルスの影響で一時期は、学会もオンライン開催に移行していましたが、再びオフラインの現地開催やハイブリッド開催となってきました。 そういった中で、特に学会に初めて参加する学生が気になることの1つが懇親会かもしれません。新型コロナウイルスの感染が広まっていたなかでは自粛されていた懇親会も、再び開催されるようになっていることもあるでしょう。 この記事は懇親会が開催されるみたいだけど、学生が参加していいのか？と思う方向けの内容になります。 勇気を出して参加してみよう 筆者の意見としては「ぜひ勇気を出して参加しよう！」です。特に初めて参加する場合や、自分の研究室からは学生が一人しか学会に参加…
八面体錯体は、さまざまな酸化数の金属に対して、多様な結合状態を形成する。よって、置換反応にも、さまざまな反応経路が予想される。しかし、八面体錯体のほとんどすべては交替機構で反応が進行する。そこで反応を考えるうえで、その律速段階が会合性か、解離性であるかが重要となる。反応機構の反応速度式を解析すると、機構(会合性律速段階をもつ交替機構)と機構(解離性律速段階をもつ交替機構)であるかを明確にするために必要な条件を明らかにすることができる。 ここで反応式をMを金属イオン、L、X、Yを配位子として、以下のように考える。 MLX + Y → X-ML-Y → MLY + X これらの反応機構の違いは、律…
Twitterで話題になっていることを取り上げるトレンドがありますが、一部の人のおすすめトレンドには"アカデミア"や"博士課程"といった言葉がたまに表示されている人がいるのではないでしょうか？これは多くの場合は、有名人や問題行動の炎上と比べると、非常に規模は小さく炎上といわれるレベルのものではないですが、一部の界隈の人が注目するようなtweetがきっかけとなっています。 またTwitterは多くの様々なSNSの中でも、20代~40代の比較的若年層の利用率が高いことが知られており、いわゆる現時点で研究者やアカデミックキャリアの若手といわれる層に利用者が多いことも、反応しやすい要因の1つといえるで…
文を推敲する際のポイント 学振の申請書などでは、文章の推敲が採択率を上げる方法として紹介されるケースも多いと思います。ここでは、文章を推敲する際に意識するといいポイントや推敲をする際の方法を紹介します。 ポイント1: 文に間違いや論理の破綻がないかチェックする 文章に間違いがある場合は、伝えたい内容が正しく伝わらないため通常の文章はもちろんですが、申請書などでは致命的なミスになりかねません。同様に文章の論理の破綻も、相手に意味が伝わらなくなるため、注意して確認するべきポイントです。 ポイント2: 誤字脱字がないかチェックする 誤字や脱字は頻繁に起こるミスの1つです。誤字や脱字は必ずあると思って…
学振などの申請書では、わかりやすい文章にするために何度も推敲や改訂を繰り返していくと思います。内容はもちろんですが、文章自体も書き方次第で、わかりやすさや伝わりやすさに違いが生まれます。 文章の推敲の方法は、様々なパターンを書いてみて、自分や周りの人に読んでもらう方法も1つです。しかしながら、共通のわかりやすい文章への直し方のパターンといったものも存在します。ここでは、参考になるように、そういった修正の方針を紹介します。 シンプルな文章にする 1文が長い文章は、意味がぼやけたり、相手にハッキリ伝わらないことがあります。そこで文章中の1文をシンプルにするという修正は定番の推敲方針です。つまり、文…
ビアル試験 (Bial's test) ビアル試験はペントース糖の測定に使用され、この反応はビアル反応ともいわれます。 この反応に使用するビアル試薬は、オルシノール、塩酸、塩化鉄(III)から構成されます。ただしビアル試薬の各成分の濃度は、研究者によって異なっている場合があります。 また、このビアル試薬を改良するため、塩酸の代わりにエタノールを加える方法も考案されています。(参考文献1) ビアル反応の原理 ビアル反応の原理は次のようになります。五員環のペントース糖と加熱すると、ビアル試薬はペントースを脱水してフルフラールを形成します。このフルフラールがオキシノールと縮合することで、青緑色の生成…
糖類 (糖質) は、多価アルコールのアルデヒドまたはケトンとして定義されます。また、これらの生体高分子も含まれ、加水分解によって、これらの化合物が得られます。糖類 (糖質) は動物、植物、微生物にも存在し、多様な構造的および代謝的な役割を果たします。 例えば、グルコースのような糖は主要なエネルギー源の一つであり、デンプンやグリコーゲンは、それぞれ植物と動物における貯蔵多糖類として機能しています。さらに、糖類 (糖質) は細胞壁、動物の結合組織、無脊椎動物の外骨格の構造成分でもあります。他に、糖類 (糖質) は核酸やNAD(P)やFADなどの補酵素のような重要な生体分子の成分でもあります。 糖類…
錯体を大学の講義などで習う中で、登場する言葉がキレートです。キレートの名前の由来も有名な話であり、獲物をしっかりつかむために両方のハサミを使うロブスターに由来し、1920年にMorganとDrewによって研究論文で提唱されました。キレートについて基礎から学ぶため、単座配位、多座配位などの錯体の配位子に関連する内容を紹介していきます。 単純配位子とキレート 錯体に関わる古典的な単純配位子としてアンモニアが有名です。アンモニアは一対の孤立電子対を与え、一つの配位共有結合しか形成できません。（図1参照）水分子には酸素上に二対の孤立電子対がありますが、通常一つの配位共有結合しか形成しません。これは、孤…
『博士人材活躍プラン～博士をとろう～ 』はご存知だろうか？ 令和6年3月26日に文部科学大臣を座長とする「博士人材の社会における活躍促進に向けたタスクフォース」において、「博士人材活躍プラン～博士をとろう～」を取りまとめました。文部科学省としては、博士を目指したい方が安心して学修できる環境を整え、高い専門性と汎用的能力を有する人材として生き生きと活躍することを後押ししていきます。引用: 文部科学省 webページ 博士号をもつ博士人材を、社会にイノベーションをもたらす人材として、博士のキャリアパスをアカデミアだけでなく、様々な分野に広げるために、日本の文部科学省・大学関係者・産業界で意識を変えて…
近年、急速にAIや半導体が注目されるようになってきました。そのため化学工業や材料を扱ううえでも集積回路やトランジスタなどの半導体の背景の知識の重要性も増してきています。そこで集積回路やトランジスタといった意味での半導体に関する用語などの基礎を学んで、理解を深めることを目的として記事を作成しています。 HBM (High Bandwidth Memory, 高帯域幅メモリ) とは？ HBM (High Bandwidth Memory, 高帯域幅メモリ) は、一言でいうと、非常にデータ転送速度が速いDRAM (メモリ) です。HBM (高帯域幅メモリ) が登場した簡単な背景を参考文献1より紹介し…
