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熱化学 炭素 結合エネルギー
高校化学で変に考えすぎか、分からなくなってしまった部分があり、質問します。 炭素の同素体、ダイヤ、グラファイト、フラーレンC60を題材に、熱化学方程式(燃焼)、黒鉛からC60、ダイヤの式を書かせ炭素原子1molが吸収する熱量を求め、熱量の多い順に答えた後、 図で結晶構造と昇華熱が与えられ、「黒鉛、ダイヤ、C60中の各C、C間結合エネルギーを求める」問題の答えが分からなくなってしまいました。 自分で出した答えは、 (1)ダイヤはC1個が4本結合手を出していて、黒鉛は3本(残り1本は使われず自由に動いてるから導電性を持つ)だから、 (1molのC 固)= C(気)-昇華熱 から、黒鉛なら昇華熱/3、ダイヤなら昇華熱/4かと思ったのですが、大学無機化学の参考書等から、この式からダイヤの結合エネルギーを求める場合、/2なのです。実験値からも大体あってて、この問いでは黒鉛>ダイヤになってしまいますが、結合エネルギーをそういう計算でだしていいのか?分からなくなってしまいました。 (2)最後にC60の結合エネルギーも同様に出すのですが、昇華熱からC60(固)=60C(気)ー昇華熱 となり、問題文の誘導は「六員環20こと五員環12こから成る。・・・単結合、二重結合全ての結合エネルギーの平均値は( )と求められる。」とあり、 自分で出した答えは、 フラーレンの結合は30個ずつの単・二重結合で計60この結合で均一に計算して昇華熱/60が出した答えなのですが、これでいいのか自信がありません。 (1)で、昇華熱/2の根拠も分かりません。自分の考え方が難しくしているだけで、もっと簡単に考えればいいような感じですが、こういうときに決まった計算の仕方等があって私が知らない(忘れている)せいか、分からないので質問します。宜しくお願いいたします。
- riechuu
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(1)の昇華熱/2の根拠は以下の通りです。 各炭素は4本の結合を作っていますが、1本の結合を切れば、その両側の炭素の結合が切れたことになります。すなわち、注目している原子だけではなく、その相手の結合も切れたことになるので、4÷2=2となり、これが「昇華熱/2」の根拠になります。 同様に考えると、黒鉛の炭素は3個の原子と結合を作っていますので、3÷2=1.5となり、昇華熱÷1.5ということになります。 C60は、構造を見るとわかるように、各原子が3個の原子と結合を作っていますので、結合の総数は60×3÷2=90ということになると思います。 「六員環20こと五員環12こから成る。」を考えるとややこしいだけなので、無視して良いと思います。
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