プロトンの電気化学ポテンシャルにおける浸透圧的寄与と電気的寄与の比較
- プロトンの電気化学ポテンシャル差(Δμ)における浸透圧的寄与と電気的寄与のどちらが大きいかを述べる。
- プロトンの電気化学ポテンシャルは、標準化学ポテンシャル、活量、内部電位に依存して表される。
- 質問者はプロトンの電気化学ポテンシャル差(Δμ)における浸透圧的寄与と電気的寄与の意味が分からないため、適切な参考書を探すために解答の方向性を教えて欲しいと述べている。
- ベストアンサー
プロトンの電気化学ポテンシャル
ミトコンドリア内膜 正電位側のプロトンの活量が負電位側の10倍で、内膜で隔てられた両側の内部電位差(Δφ)が0．15Vのとき、内膜の両側に発生するプロトンの電気化学ポテンシャル差(Δμ)に及ぼす浸透圧的寄与と電気的寄与はどちらが大きいか、簡単な理由とともに述べよ。ただし、プロトンの標準化学ポテンシャルをμ°、プロトンの活量をa、内部電位をφとするとき、プロトンの電気化学ポテンシャル(μ)はμ＝μ°＋RTlna＋Fφで表される。 恥ずかしながら物理化学の基礎的知識が欠けていて、 『プロトンの電気化学ポテンシャル差(Δμ)に及ぼす浸透圧的寄与と電気的寄与はどちらが大きいか』という意味がよく分かりません。適切な参考書を探すために、解答の方向性など教えていただけたら幸いです。
- studentstudy
- お礼率100% (5/5)
- 化学
- 回答数1
- ありがとう数1
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
化学ポテンシャル項（μ°＋RTlna）と電気ポテンシャル項（Fφ）の両方がどのように効いているかを，与えられた条件で計算してみればいいだけでは？ 浸透圧的寄与というのは，膜の内外に濃度差があるときに平衡にあるためには，浸透圧差分の圧力差を与えればよいということで，このときに化学ポテンシャルは等しくなっている（から平衡になる）ということから計算すればいいでしょう． 参考書としては，一般的な物理化学の教科書に加えて，花井哲也「膜とイオン」（化学同人）を挙げておきます．
関連するQ&A
- 活量、化学ポテンシャルの意味
長らく化学熱力学の勉強をしていますが、どうしてもこの単元がクリアできません。 活量(絶対活量、相対活量)、化学ポテンシャル、および、電気化学ポテンシャルの、定義式には、何度も目を通して、いろいろな眺め方をしました。 しかし、これらを、「一言で言って」、どういう意味なのか、が、ずっと理解できないでモヤモヤしています。 ●「活量って何？」(絶対活量、相対活量の各々について) ●「化学ポテンシャルって何？」 ●「電気化学ポテンシャルって何？」 これらの問いに、「化学熱力学には自信がある」という方なら、何と答えられますか？ 目安として、ご自身が大学の物理化学の担当教官として、学生さんたちに教える立場に立たれて、学生さんから質問があった場合に、何と答えられますか？ たくさんのご意見を、お待ちしております。
- ベストアンサー
- 化学
- 化学ポテンシャルの定義
化学ポテンシャルμは 活量１の状態での化学ポテンシャルμoを用いて μ＝μo＋RT ln a （aは活量）(式1) で表されますが、 釈然としないのは、 活量１と活量aの２つの状態の1molあたりギブスエネルギーの差ΔGを考えると、 a/1=exp(-ΔG/RT) (式2) であり、 ΔG≡μ-μo （式3）であるので、 式2と式3からμを求めると、式1と符号が合いません。 これらのどこがおかしいのでしょうか。 よろしくお願い致します。
- 締切済み
- 化学
- 平衡の条件と化学ポテンシャル
よく、系が平衡状態にあるとき、化学ポテンシャルが一様になっているということを示す場合に、教科書では「ギブスの自由エネルギー」から説明しているのをみかけます。 でも実際には「ヘルムホルツの自由エネルギー」や「エントロピー」、「内部エネルギー」からも化学ポテンシャル自体は定義できて、これらの量と平衡状態の条件をから、化学ポテンシャルは一様になるということが示せると思います。 ■質問(1)種々の熱力学関数は、教科書で、なんとなく理解できるのですが、どういった状況(例えば熱平衡状態における結晶中の電子密度)でどれを採用すべきなのでしょうか？自分的には熱力学の第一法則、第二法則から「エントロピー」という量を用いて、平衡状態をすべて記述できると考えているのですが・・・ ■質問(2)例えば2つの孤立系を1つにしたとき(系間でエネルギーも粒子も交換可能)2つの孤立系での「化学ポテンシャルの差」が粒子の移動を発生させるというところまでは理解できますが、この「化学ポテンシャルの差」は物理的にどのような意味を持っているのでしょうか？(化学ポテンシャルは多粒子系を統計的に扱うときに初めて出てくる量なのでイメージがつかめません。)
- ベストアンサー
- 物理学
- InP結晶とInAs結晶の内部エネルギー(化学ポテンシャル)
InP結晶とInAs結晶の内部エネルギー(化学ポテンシャル)の差の求め方がわかりません。どなたか知りませんか？またその内部エネルギーの差は、何に依存するのでしょうか？
- 締切済み
- 物理学
- 電極電位は実測出来ない？
手元にある玉虫先生の電気化学の本によれば 「電極相が溶液相に対してもつ内部電位をその電極の電極電位とする。・・・ 電極電位は科学的組成の異なる２相間の内部電位の差であるから、その値を実測することは出来ない。」 この理由が分かりません。 単純に考えてpzc(potential of zero charge)を測定し、参照電極の溶液電位の差が分かれば測定可能なように思うのですが、 なぜ実測出来ないという結論になるのでしょうか？ どなたか説明して頂けないでしょうか？ よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 化学
- 電気化学の問題です。
どうしても解き方がわからないので質問します。お分かりになられる方がいらっしゃったらご回答お願いします。 Sn│Sn2+（1.0）∥Ag+（0.1）│Ag という式で表される電池の起電力を求めろという問題です。（）の中の数値は活量です。 ちなみに問題の表中で Sn2+│Snの標準電極電位は-0.140V Ag+│Ag の標準電極電位は0.799V となっています。 電気化学と平衡の部分の教科書は一通り読んだのですが・・・。（使っているのはアトキンス物理化学です。） 回答には [0.799-(-0.140)]-0.591×log(1.0/0.1)＝0.880 となっています。 logという表記があるのでネルンストの式がいるのかと思いましたが、そのまま当てはめても意味はないようです。しばらく試行錯誤したんですが、全然わからず一歩も進めなくなってしまいました。もし足りない点があれば補足いたします。 この回答にある計算に行き着く考え方がお分かりになる方教えてください。
- ベストアンサー
- 化学
- 化学ポテンシャルと浸透圧
大学の課題で、 『浸透圧について、溶質濃度ＣBあるいは溶質のモル分率ＸBの関数としてあらわす式を、化学ポテンシャルの式を用いて導け。必要に応じて、Gibbsの自由エネルギーの式、またはGibbs-Helmholtzの式、熱力学恒等式などを用いること。気体定数をR、絶対温度をTで示し、必要に応じ融点Tm、沸点Tb、融解のエンタルピーΔＨfus、蒸発のエンタルピーΔＨvap、モル体積Ｖｍなどを用いて良い。』 というのが出されたのですが、教科書や参考書を見ても全く分かりません。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- 化学
- 電気化学における様々な電位の相互の関連性
電気化学初学者が質問します。電気化学には(1)電極電位(2)平衡電位(3)標準電極電位(4)自然電位(5)腐食電位(6)混成電位(7)開回路電位・・・etcが登場します。そこで質問なんですが、 a)(3)～(7)はそれぞれ平衡電位((2))の１つの形態であると考えてよろしいのでしょうか?つまり電極電位が自然電位や腐食電位を示す場合、注目する電極上の反応は平衡状態にあり、回路には電流が流れていないと考えてよろしいのでしょうか？ b)混成電位というのがよくわからないです。1つの電極上で複数の電気化学反応が起こっている場合の電位とありますが、複数にしろ単一にしろ反応が平衡状態であればそれは平衡電位ということで電流は流れていないと考えていいんでしょうか？ c)開回路電位というのもよくわからないです。文献によっては、"ポテンショスタットによる測定では最初に自然電位(開回路電位)を計ります。" 、という表現があります。自分には、自然電位＝腐食電位という認識があったので、開回路電位＝自然電位＝腐食電位ということでいいんでしょうか？？ d)最後にもう一つ、自然電位の意味も実はよくわかってないです。"自然に腐食する時の電位で回路に電流が流れておらず、内部の交換電流のみ" みたいな説明があったと思うんですけど、交換電流の作用で腐食が進行するんでしょうか? 長々と申し訳ありませんがせひ教えてください。
- ベストアンサー
- 化学
お礼
初心者にも(かなり)分かりやすい解説ありごとうございました。 なるほど電気化学ポテンシャルとは、通常の化学ポテンシャルに電位を考慮したものなんですね。化学ポテンシャル項と電気ポテンシャル項と分けて解説してもらったおかげで筋が通りましたm(__)m。