h h n Ê 364(h h

無機化学補助プリント

1

原子軌道と量子数 (text p.12-19)

１．原子軌道（atomic orbital）

電子の分布の形状は電子の波動性のため，不連続となる（決まった波長の波以外は波の干渉のため存在できない）．これを量子化（quantization）という．

この量子化された電子状態と対応するエネルギーはシュレイディンガー（Schrödinger）方程式を解くことで求めることができる．

量子化された電子状態とエネルギーを決める指数を量子数（quantum number）という．

原子に関係する量子数は，主量子数（principal quantum number: n），方位量子数（azimuthal quantum number: l），磁気量子数（magnetic quantum number: m）がある．

電子状態の決まり方の順は，主量子数→方位量子数→磁気量子数である．

電子状態はn，l，mのいずれかが異なると，異なる状態である．n，l，mで定まる電子のエネルギーと電子状態を表す数学的関数を原子軌道（atomic orbital）といい，原子軌道に対応するエネルギー値をその軌道のエネルギー準位（energy level）という．

１つの原子軌道にスピン量子数（spin quantum number）を異にして２個の電子が入ることができる．

通常，電子はもっともエネルギーが低くなるように入る．電子の入り方を電子配置（electronic configuration）といい，もっとも低いエネルギーの電子配置の状態を電子の基底状態という．

2

２．主量子数（principal quantum number: n）

nは原子軌道の基本となる量子数であり，nの値は，原子軌道によって決まる電子分布の原子核からの大まかな距離を表す指標である．

nは，n=1，2，3，・・の自然数をとり，それぞれK殻，L殻，M殻，・・という名称が付けられている（右図）．これを電子殻（electronic shell）という．

電子殻は，主量子数(n)とそれに付随する方位量子数(l)，磁気量子数(m)を合わせたものをいう．

各殻によって収容できる電子数が異なり主量子数nに対し，2n2個が最大収容電子数である．

K殻には2個，L殻には8個，M殻には18個の電子を収容できる．

問題1．次の［］の中を適切な単語あるいは記号で埋めよ．

1. 原子の電子状態とエネルギーを決める指数を［量子数］という．2. 原子の[ 量子数 ] は，［主量子数］（n），［方位量子数］（l），［磁気量子数］（m）がある．3. n，l，m で定まる電子のエネルギー状態と分布形状は数学的関数として表すことができ，これを［原子軌道］という．4. １つの［原子軌道］に［スピン］の向きが異なる２個の電子が入ることができる．5. n は原子核からの大まかな距離を表す指標で，n=1，2，3，・・の自然数をとり，それぞれ［ K］殻，［ L］殻，［M ］殻，・・の名称が付けられている．6. 各殻によって収容できる電子数が異なりn に対し最大収容電子数は［2n2 ］である．


3

３．方位量子数（azimuthal quantum number: l）

方位量子数（l）は，電子の分布の大まかな形状を表す量子数である．

lは主量子数nに依存し，nがきまると， 0，1，2，・・n-1までの値をとる． n=1なら，lは0のみ，n=2なら，lは0と1，さらにn=3なら，lは0と1と2という意味である．

l＝0，1，2，3，についてs，p，d，f，・・の記号がつけられている．

s型の軌道は球形，p型の軌道は亜鈴状である（右図）．d，f・・になるに従い，原子軌道の形状はより複雑になる．

L, n=2, l=0,1 2s, 2pM, n=3, l=0,1,2 3s, 3p, 3d

n=2l=0

l=2

l=1

電子殻


1. 方位量子数 l =0 の原子軌道は球状であり，［ s ］軌道とよばれる．2. 一般に主量子数 n に対し，方位量子数 lは，［ 0, 1, 2, ・・, n-1 ］だけある．3. L 殻の電子殻は主量子数＝［ 2 ］に対応する．L 殻に方位量子数は，［ 0 ］，［ 1 ］の状態がありそれぞれ主量子数［ 2 ］を併記して［ 2s ］と［ 2p ］の記号で表される．4. M 殻の電子殻は主量子数＝［ 3 ］に対応する．M 殻には方位量子数は，［ 0 ］，［ 1 ］，［ 2 ］がありそれぞれ主量子数［ 3 ］をつけ［ 3s ］，［ 3p ］，［ 3d ］の記号で表される．5. 方位量子数 l の数が多くなるほど，電子分布形状がより［複雑］になる．6. N 殻のすべての原子軌道を記号で表すと，［ 4s, 4p, 4d, 4f ］である．

4

５．磁気量子数（magnetic quantum number: m）

nとlで定められる原子軌道は，lの値により電子の分布形状が異

なるが，それらの原子軌道に入る電子のエネルギー値は同じである．

一般に，異なる電子状態が複数あり，それらのエネルギーの値は等しい場合は，縮重（縮退：degeneration）しているという．

l≠0のとき原子軌道は縮重している．しかし，磁場を与えると電子

の分布方向の違い（あるいは電子の運動の方向が異なること）により，電子の運動が発生する磁場との反応が異なる（これを異方性（anisotropy）という）．そのため，磁場のなかでは，原子軌道のエネルギーはlの値によって異なる（分離する）．

このように縮重した状態が分離することを一般に解縮重（解縮退）という．

s 軌道に入った電子は球状に分布するため，磁場の方向によって，エネルギーは変わらないが，p 原子軌道では電子

の運動方向が磁場の方向に対し等価でないため，磁場を与えるとエネルギー差が生ずるようになる．

磁場によって分離する状態の数は，lの値に対して，-l, -l+1, -l+2, ・・0, 1, 2, ・・l の合計2l+1個がある．これらをmの記号で表し磁気量子数という．

mは方位量子数lに依存し，l =0なら，m=0のみ（1状態），l=1なら，mは-1と0と1の3状態，さらにl=2なら，m= -2, -1, 0, 1, 2の5状態があるという意味である．（副殻の数、３つのp軌道、５つのd軌道など）

要するに，l=0の場合は軌道の形が球状であるため磁場を与えても分離しないが，l=0以外は磁場による異方性によりmで与えられる状態数に分離する．

2px, 2py, 2pz


5

問題3．次の［］の中を適切な単語あるいは記号で埋めよ．1. 原子軌道に入る電子のエネルギーは，［主量子数］(n)と［方位量子数］（l）できまる．2. l=0 の場合は，電子は［球］状に分布する．3. 異なる状態が複数ありそれらのエネルギーの等しい場合は，それらは［縮重］（あるいは［縮退］）しているという．4. 電子は［負］の電荷を持つため，運動によって［磁場］を発生する．5. l=0 以外の原子軌道は，磁場の中では電子が作る［磁場］と

の相互作用のため，軌道のエネルギーが異なり分離する．これを［解縮重］という．6. 方位量子数 l の場合，磁場を与えると［ -l, -l+1,・・,0,1,・・l, l-1］のように合計［ 2l+1］個に分離する．7. n=1 の場合は，方位量子数は［0 ］のみでそれを記号で［1s ］のように表す． n=2 の場合は方位量子数は［ 0 ］と［ 1 ］があり前者は記号で［ 2s ］，後者は［ 2p ］であるが，p 軌道は磁気量子数により3 つに分離するのでそれらを［2px, 2py, 2pz ］の記号で表す．

５．スピン量子数（spin quantum number: s）

電子は２つの方向のどちらかに自転している．一方の自転の大きさは½ ħ，他方は-½ ħの角運動量を持ち，前者をαスピン電子（α-spin electron），後者をβスピン電子（β-spin electron）という．

ħの前の係数½ と-½ をスピン量子数という．つまり，αスピン電子は½を，βスピン電子は-½のスピン量子数を持つ．

αスピン電子とβスピン電子では反対の磁場を発生するので，外か

ら磁場を与えられるとそれらが相互作用してスピンの違いによりエネルギーが異なる．

6


1. 電子のスピンとは電子自身の［回転］であり，２種ある．2. 回転モーメント（回転力）の大きさは，+(1/2)ħ と -(1/2) ħ である．これらの係数（ +(1/2) と-(1/2)）を［スピン量子数］という．3. また，+(1/2) と -(1/2)のスピン量子数を持つ電子を，それぞれ，［α ］電子および［β ］電子という．4. 電子は［負］の電荷をもつので，自転運動により磁場が生じる．

そのため，外部から磁場をあたえることにより電子のスピンに由来する磁場と相互作用し，異なる［エネルギー］状態が生じる．


1. 原子軌道はエネルギーの低い順に，1s，［2s ］，2p，［ 3s ］，3p，［ 4s ］，［ 3d ］，4p，・・の順に並ぶ．2. p 軌道は磁場の中では［ 3 ］つのエネルギー状態に分離し，d 軌道は［ 5 ］つに分離する．またf 軌道は［ 7 ］つに分離する．3. 原子軌道に電子が入るとき，軌道エネルギーの［低］い順に入る．p 軌道は磁場のないところでは［ 3 ］重に［縮重］している．4. 縮重している原子軌道に電子が入る場合，電子は，縮重した軌道を分散して［同一］スピンで入り，すべての軌道が1 個の電子で埋まったら，次に［スピン］を逆にして入る．これを［ Hund］則という．5. 窒素原子の電子配置は［ 1s22s22p3］である．


7

演習問題

問題

１．第三周期までの元素で，次の各事項に最も適

するものを選び，元素記号で答えよ．

(a) Ｍ殻に電子を３個もつ原子．

(b) ２価の陰イオンになりやすく，そのイオンが

Ne と同じ電子配置をもつ原子．

(c) Ｍ殻に不対電子を２個もつ原子．

(d) ２価の陽イオンになりやすく，そのイオンが

Ne と同じ電子配置をもつ原子．

(e) １価の陽イオンになりやすく，黄色の炎色反

応を示す原子．

(f) 最外殻に２個の電子をもち，単体が常温，常圧

で気体として存在する原子．

２．第四周期の原子番号 36 までの元素のうち，

21Sc から 29Cu までの元素を遷移元素と呼び，他

の元素（典型元素）と区別する．遷移元素と典型

元素では，電子の詰まり方はどのように違うか．

また，化学的性質にはどのような違いがあるか．

３．次の電子配置を有する原子の元素記号を記せ．

(a) 1s22s22p63s1

(b) 1s22s22p6

(c) 1s22s22p63s２3p64s23d3

(d) 1s22s22p63s２3p64s23d６

(e) 1s22s22p63s２3p64s23d104p3

４. 次の原子の基底状態での電子配置を記せ．

（１）8O （２）17Cl （３）19K （４）24Cr

（５）26Fe （６）29Cu

５．以下の問いに答えよ．

問 1．24Cr および 29Cu の，基底状態での原子

の電子配置を，例にならって，各々記せ．

（例）Kr 1s22s22p63s23p63d104s24p6

問2．原子の構造に関するa～dの記述のうち，

正しいものの組合せは1～6のうちのどれか．番

号で答えよ．

a. 18族元素の最外殻電子はHeを除き，化学的に

安定なs2p6の電子配置をもっている．

b. １つの原子軌道にはスピン量子数を異にして

2個の電子が入ることができる．

c. 方位量子数 l = 1の原子軌道は球状であり，s

軌道と呼ばれる．

d. d 軌道は磁場のないところでは，三重に縮重し

ている．

1. (a, b) 2. (a, c) 3. (a, d)

4. (b, c) 5. (b, d) 6. (c, d)

６. 原子の構造に関する a～d の記述のうち，正

しいものの組み合わせは1～６のうちのどれか，

記号で答えよ．

a. 殻において，主量子数が n の殻には，電子が

n2個まで入ることができる．

b. １つの原子軌道にスピン量子数を異にして

2 個の電子が入ることができる．

c. 方位量子数 l = 0 の軌道は 1 個であるが，

l = 1 の軌道は 2個の軌道からなる．

d. d 軌道は，磁場のないところでは，5 重に縮

重している．

1. (a, b) 2. (a, c) 3. (a, d) 4. (b, c)

5. (b, d) 6. (c, d)

答え

１．(a)Al (b) O (c) Si, S (d) Mg (e) Na (f) He

２．原子番号が増大すると，典型元素では最外

殻電子数が増大するが，遷移元素では内殻の電子

数が増大する．元素の化学的性質は電子配置で決

まるが，最外殻の電子数が化学的性質に最も大き

く影響する．従って，原子番号の増大に際して，

典型元素の化学的性質は周期的に変化するが，遷

移元素では大きな変化はない．

３．(a) Na (b) Ne (c) V (d) fe (e) As

４．(1)1s22s22p4

(2) 1s22s22p63s23p5

(3) 1s22s22p63s23p64s1

(4) 1s22s22p63s23p63d54s1

(5) 1s22s22p63s23p63d64s2

(6) 1s22s22p63s23p63d104s1

５．問１．Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1

Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1

問２．１

６．５

8

水素 (text p.105 - 107)

水素原子は，1s 軌道に１個の電子を持つだけであり，それを放出して H+（プロトン）となる場合と，

もう１個電子を受け取り，H-（ヒドリド）となる場合がある．

酸・塩基 (text p.83 – 95)

①アレニウス理論

酸は H+を放出するもの・塩基は OH-を放出するもの

②ブレンステッド－ローリー理論 (text p.85)

塩基の定義として H+を受け取るもの

非共有電子対を持ち，これを H+の空の 1s 軌道に供与することにより H+を受け取る

③Lewis の酸・塩基 (text p.91)

酸は，空の軌道を持ち，塩基の電子対を受け取るもの

塩基は，酸の空軌道に電子対を供与するもの

プロトンという特定の化学種に限定されない定義

ルイス酸

（１）正イオン

（２）満たされないオクテットがあるもの

（３）二重結合を有するもの（C=C 結合を除く）

（４）中心原子がオクテットを超えることのできるハロゲン化物

ルイス塩基

（１）負イオン

（２）非共有電子対の数が２つ以下

（３）C=C 結合のある分子

ナトリウム，カルシウムのような電気陰

性度の低い元素との化合物においては

陰性

NaH, CaH2 etc (text p.106, 107)

フッ素，酸素のような電気陰性度の高い

元素との化合物においては陽性

HF, H2O etc (text p.107)


9

１族元素

Na+, K+の生理機能 (text p.141)

イオン化エネルギー

１族元素の反応性 (text p.107-110)

10

１族塩の溶解性 (text p.25)

塩の分解反応

Li2CO3 炭酸リチウム (text p.110, 189)

白色の結晶性粉末

抗躁薬通常，炭酸塩の形で投与される

Li+イオンは抗躁作用を有するが，毒性を有しているため，治療濃度と毒性濃度の差は非常に近いので，

あまり Li+の血中濃度をあげたくない．そこで，難溶性の Li2CO3が，抗躁治療薬として選ばれた．投与

の間，血液中の Li+含量を注意深くチェックする必要がある．

初め，痛風の治療薬として用いられ，1946年Cadeにより躁病に効果のあることが報告され，ヨーロッ

パ，次いでアメリカでその抗躁作用が注目されるようになり，1970年頃より市販されている．

水溶液は，Na2CO3, K2CO3と共にほぼ同様な強アルカリ性となる．常温(1 g/90 mL)より熱湯（1 g/150

mL)のほうが溶けにくいのが特徴である．

リチウム塩は，他の向精神病薬と異なり，治療量(0.3 g～0.6 gを１日３回）では，正常人にほとんど

向精神作用を示さない．

リチウムは，激しい躁鬱状態には効力が弱く，作用発現までに数日を要し，血中濃度を測定しながら

使用される．

リチウムは，脳内モノアミンの生成を抑制し，MAO (monoamine oxidase)による代謝を増大させ，さら


11

に，シナプス間隙へのアミン放出を抑制させる．

アルカリ金属・アルカリ土類金属の有機化学への応用 (補足)

ナトリウムは，液体アンモニア(liq. NH3. b.p. -33 ℃)に溶けて，かなり安定な深い青色溶液となる．

他のアルカリ金属，およびアルカリ土類金属も同じ挙動を示す．この溶液は，アンモニアが蒸発すると，

もとの金属を回収することができる．青色は NH3 が溶媒和した電子の色であると考えられる．アンモ

ニア溶媒和した電子は，強い還元性を示すので，しばしば還元剤として用いられる．(Birch 還元)

ナトリウムは，水と激しく反応し，水素を放出する．では，なぜ，ナトリウムは水には溶解せず，反

応してしまい，一方，液体アンモニアには溶解するのか，その理由を考えてみよう．

自己イオン化

12

演習問題

問題

７. 炭酸リチウムが抗躁薬として用いられる理

由で知るところを記せ．また，リチウムは１族

にありながらも，その化学的性質は２族のマグ

ネシウムに類似している（対角線の関係）．リチ

ウムが他の１族元素とは異なり，マグネシウム

と類似反応性を示す例を一つ挙げよ．（たとえ

ば，塩の反応など）

８．次の反応式 a)～g)を完結せよ．

９. １族のアルカリ金属元素(Li, Na, K)を，気体

状のイオンとするとき，第一イオン化エネルギ

ーの大きい順にならべよ．

答え

７．リチウムイオンは抗躁作用を有する．

しかしながら，リチウムイオンは毒性があり（た

とえば，過剰摂取により腎障害が起きたり昏睡を経

て死に至るなどの毒性をリチウム化合物は有する），

治療濃度 (5.5 ～ 8.6μg/mL 血液 ) と毒性濃度

(10μg/mL 血液で中毒症状，24μg/mL 血液で生命の

危険)の差があまりない．

そのため，副作用を防止するためには，血中濃度

を急激に上げないようにすることが必要となる．

そこで，難溶性の塩（常温で 1g/90mL）として炭

酸リチウムが選ばれた．

現在では，リチウムの炭酸塩，酢酸塩，クエン酸

塩，硫酸塩が躁病治療薬として認められている．

なお，副作用は，リチウムがナトリウムやカリウ

ムなどの陽イオンと置換して，機能障害を生じるも

のと考えられている．

投与する際は，常に血中濃度をモニタリングしな

がら投与する方法がとられる．

対角線関係 (diagonal relationship)

化学的性質類似

８．(1) Na2CO3 + 10H2O

(2) Na2CO3 + CO2 + H2O

(3) 2NaNO2 + O2

(4) Li2O + H2O

(5) 2Li2O + 4NO2 + O2

(6) Li2O + CO2

９．Li, Na, K


13

問題

１０. 金属ナトリウムは液体アンモニアにとけて

青色溶液となるが，水では分解して水素を発生す

る．

（１）液体アンモニア中でナトリウムはど

のような状態になっているか．

（２）青色を呈する本体は何か．

（３）水とナトリウムの反応を反応式で示

せ．

１１. 次の(a)および(c)の操作の結果を示し，その

理由を述べよ．また， (b)中の下線部で，分解

していくときの反応式を記せ．

(a) 金属カリウムを液体アンモニアに溶かし

た．

(b) この溶液は，かなり安定であるが，徐々

に分解していく．ただし，その速度は非常

に遅い．

(c) 金属カリウムの液体アンモニア溶液を，

真空中で注意深く蒸発させた．（この時，(b)

のような分解は起こっていないものとする．）

答え

１０．

(1) Na+, e-が各々溶媒和された状態

(2) 溶媒和された e-

(3)

下に示したような平衡関係で，

ナトリウムから自由電子が放出され，ナトリウムイ

オン(Na+)と電子(e-)となってそれぞれ溶媒和される．

青色は，アンモニア溶媒和した電子の色である．

水は酸性度の高い水素を有しているため，水和さ

れた電子は安定に存在できず，水素を放出して分解

してしまう

１１．

(a) 結果：溶液が青色を呈した．

理由；金属カリウムから放出された自由電子が

アンモニア溶媒和されたため

(b) 2 K + 2 NH3 → 2 KNH2 + H2

(c) 結果：金属カリウムが回収された．

理由：金属カリウムが液体アンモニアに溶け

る過程は平衡反応である．よって，分解が起こらな

いという条件下では，カリウムが回収される．

14

２族元素

Mg2+, Ca2+の生理機能 (text p.141, 148)

電子配置

２族元素の酸化物 (text p.112)

制酸剤 (text p.112 補足) 現代杜会では，様々なストレス等を原因とする胃炎，胃，十二指腸潰瘍などの消化器の疾患に悩む人

の数は益々増えているといわれる．制酸剤はこれらの病気に対する薬剤として，現在最も広く使われる

薬の一つである．胃液のpHは，胃が空の場合はpH 1と強い酸性であるが，胃に食物が入るとpH 7の中性

に近くなり，広い範囲に変化する．胃酸過多が進むと胃炎となり，更に進むと消化性潰瘍となる．この

消化性潰瘍は食道の下部から胃，十二指腸の範囲に起こるが，比較的多いのは，胃潰瘍及び十二指腸潰

瘍である．制酸剤は，むねやけ，胃痛，胃炎，消化性胃潰瘍の原因となる過剰の塩酸を中和するために

用いられる塩基性薬物である．胃酸の中和により，いたみや炎症を和らげ，酸性で活性であるペプシン

を不活性化し，消化性潰瘍の進行を防ぐ．一般に使われる無機制酸剤は炭酸水素ナトリウム，炭酸カル

シウム，酸化マグネシウム，炭酸マグネシウム，珪酸マグネシウム，水酸化アルミニウム，珪酸アルミ

ニウム等が単独又は組合せて用いられる．

胃酸の分泌は連続的であるから,制酸剤も連用することが多いが，長期に連用すると副作用を生じる

ことがある．制酸剤の副作用の一つに酸リバウンド現象がある．今日使われる多くの制酸剤はペプシン

の至適pHであるpH 1～2の胃液のpHを4 - 5にあげて，ペプシンのタンパク質分解作用を減じる．もし，

この際胃液のpHが高くなりすぎると，反動的に低いpHを維持しようと更に酸を分泌し，制酸剤を中和す

る現象が起こる．これを酸リバウンドacid reboundという．

第二はアルカローシスの問題である．水溶液の制酸剤を用いた場合，イオンが容易に体内に吸収され

て，体液の緩衝系に影響を及ぼして，体液をアルカリ性にすることがある．第三は制酸剤に含まれるNa

含量の問題であり，Naを制限する食事を摂取している場合は特に注意を要する．


15

第四は胃腸に対する局所的な作用の間題で，Ca や Al を含む制酸剤は便秘を起こしがちであり，Mg を

含むものは緩下作用を示す傾向がある．制酸剤を投与する場合，このような副作用について十分留意し

なければならない．

酸化マグネシウム

magnesium oxide MgO

炭酸マグネシウムを高温に加熱して作る．

水に溶けにくいので，NaHCO3に比べて作用の発現は遅く，持続性である．腸内では，重炭酸塩となって

緩下（便を柔らかくして排泄させる）作用を現す．

酸化マグネシウムを服用（経口投与）すると、まず胃酸により塩化マグネシウムとなり，十二指腸

内ではそのアルカリ性消化液により炭酸水素マグネシウムとなる．

マグネシウムイオンは腸壁から吸収されにくいのでそのまま腸管内を肛門側へと移動する．しか

し，移動の間，マグネシウム塩の周囲の浸透圧は高張側に維持されるので水分の吸収は押さえられ，

逆に水分は組織側から腸管内へと吸引され，腸の内容液が体液と同じ浸透圧になるまで水分が腸管に

移動する．その結果，腸内容物は水分で満たされて軟化し，流動化するとともにその容積は著しく増

大する．このため腸壁は膨張した内容物によって押し広げられ，この「引き伸ばされる」という機械

的刺激が腸壁の伸展受容器を興奮させ，腸管の蠕動運動を引き起こすとともに、便意を起こさせる．

炭酸マグネシウム

magnesium carbonate MgCO3・3H2O

制酸作用は弱く，その効力は酸化マグネシウムの約 1/2 である．瀉下作用も弱くて硫酸マグネシウム

に劣り，その作用は腸管内で炭酸水素塩を形成することによる塩類下剤効果によるものと考えられる．

また，胃酸を中和し炭酸ガスを発生する．

炭酸水素ナトリウム sodium hydrogencarbonate (sodium bicarbonate) NaHCO3

白色の結晶又は結晶性粉末で，乾燥した空気中では安定であるが，湿った空気中では徐々に分解して，

Na2CO3になる．水に可溶性であるが，エタノールにはほとんど溶けない．強く加熱すると水とCO2を失

い，Na2CO3になる．

通常，成人１回3 g～5 gを数回に分けて経口投与する．1 g投与により，胃pHが上昇(1.5→5～7)するが，

持続時間は十数分である．

沈降炭酸カルシウム precipitated calcium carbonate CaCO3

白色の微細な結晶性粉末で，無味無臭で空気中で安定である．水にはほとんど溶けないが，その制酸

性は速効性である．Ca2+は吸収されにくく，腸内で不溶性のリン酸カルシウムなどになるので，全身の

アルカローシスを起こさない．カルシウム制酸剤は便秘を起こす傾向があるので，マグネシウム制酸剤

と一緒に服用することもある．

胃液中の HCl

遊離型 free HCl

結合型 fixed HCl

（タンパク・糖などに

結合している）

制酸剤がその機能を発揮するには，胃液中の遊離の塩酸を中和すれば足り，結合型の塩酸まで中

和する必要はない．

遊離型 HCl のみを中和した場合の胃液の pH は約 3.5 → アルミニウム含有制酸剤を参照

Total HCl

総塩酸量

16

酸剤（補足）

胃酸欠乏症，食欲不振などに，胃におけるタンパク質消化活動を促進するため，希塩酸 1)として１

日 0.5 mL～1.0 mL を塩酸リモナーデ 2)として投与する．

1) 希塩酸本品は定量するとき，塩化水素(HCl : 36.46) 9.5 – 10.5 w/v%を含む．

2) リモナーデ酸味と甘味のある澄明な内用液剤

希塩酸 5 mL

単シロップ 80 mL

精製水適量

全量 1000 mL

水和物の加水分解 (補足)

Be, Mg, Al 塩化物の水和物を加熱により無水化しようとしてもできない．なぜならば，加水分解反応が起こ

ってしまうからである．

MgCl2・6H2O →

加熱 MgO + 2HCl + 5H2O

2AlCl3・6H2O →

加熱 Al2O3 + 6HCl + 9H2O

たとえば，AlCl3を例にとると，完全なイオン結合化合物ではないが，共有結合性をもちながら Alδ+

－Clδ-というように，Al－Cl 結合は分極(polarize)している．そこに H2O が近づくと，H2O（これも分

極した分子である）の Oδ-は Al3+の近くに，Hδ+は Clδ-の近くに強く引きつけられる．その結果，Al－

Cl 間の結合は弱まる．そして，Al3+と Cl-とに電離し，ついで，Al3+と Cl-の水和が起こる．これが加水

分解反応である．水和した Al3+イオンでは，Al3+の小さな半径と大きな(+)荷電数によって，その直接周

囲にある水和した H2O は，中心カチオンに強く引っ張られる．その結果，その H2O 中の O－H 結合は


17

弱まり，プロトン H+の解離が起こる．これが，加熱下では Cl-と結合して HCl ガスを発生させる．

演習問題

問題

１２. 消化器官に作用する無機薬物として用いら

れるものに１）酸剤２）制酸剤３）止寫剤４）

下剤などがある．以下の問いに答えよ．制酸剤

として用いられる無機医薬品で，二次的に下

剤としても働く物質の化学式を示し，その消

化管中での制酸剤および下剤として働く機構

を説明せよ．

１３. 消化管の各部位の pH は図に示すとおりで

ある．以下の問いに答えよ．

（１）日本薬局方収載炭酸マグネシウムは

MgCO3 および Mg(OH)2 の混合物

であり，制酸剤として用いられる．胃

内での両者の挙動を化学反応式で示

せ．

（２）空欄（ア），（イ）を埋めよ．

（１）の反応で溶出した（ア）イ

オンは胃内吸収されにくく腸へ移行

する．そこで腸液と反応し，可溶性の

塩である（イ）を形成す

る．（イ）は下剤としての作用

も有する．

１４. 文章中の空欄 ① から ③ を埋めよ．

胃酸欠乏症，食欲不振などに，胃における

タンパク質消化活性を促進するため，酸剤

として塩酸リモナーデを投与する場合が

ある．この塩酸リモナーデの製法は以下の

通りである．

希塩酸 5 mL

単シロップ 80 mL

① 適量

全量 1000 mL

以上をとり，リモナーデ剤の製法によ

り，用時製する．なお，ここでいう，希

塩酸とは，塩化水素 ② ～ ③

w/v%を含む．

１５. 塩化マグネシウムの水和物は，単に加熱し

ても無水塩とならない．MgCl2・6H2O を加

熱すると，ヒドロキシ塩化物 (a) が生成する．

このときの反応式は次のように表される．

さらなる加熱により，ヒドロキシ塩化物 (a) は

d になる．このときの反応式は次のように示

される．

問．文章中の a～d を埋めるとともに，ヒドロ

キシ塩化物が生成する際の反応機構を説

明せよ．a～d には分子式あるいは係数付

きの分子式が入る．

答え

１２．MgO, MgCO3

１３．(1) MgCO3 + 2H3O+ → Mg2+ + CO2 +

3H2O

Mg(OH)2 + 2H3O+ → Mg2+ + 4H2O

(2) （ア）Mg2+ （イ）Mg(HCO3)2

１４．①精製水 ②9.5 ③10.5

18

１５．a. Mg(OH)Cl b. HCl c. 5H2O d.

MgO

説明省略

13族アルミニウム

アルミニウム含有制酸剤 (text p.114)

アルミニウム制酸剤は，アルミニウムカチオンの両性作用を利用したもので，pH 3～5 の間で緩衝効果

があり，制酸剤として理想的な性質を持つ．

アルミニウムイオンの両性(amphoteric)化合物としての性質は，水酸化アルミニウムゲルにおける

平衡式で示される．三つ目の平衡式において，[Al (H2O)6]3+の酸としての pKa は 4.85 (18 ℃)である．

したがって，この pH 領域で緩衝効果が最も大きいことになる．また，一つ目の式の水酸化アルミニウ

ム水和物[Al(OH)3(H2O)3]は通常の生理条件下では不溶性である．これらのことから，水酸化アルミニウ

ムは過量の胃酸を中和し，胃 pH を 3～5 に維持する能力がある．中和速度は NaHCO3に比べると遅い

が，中和に際して CO2を遊離せず，また，アルミニウムイオンは吸収されることも少ないという長所も

ある．さらに，粘膜を保護し，ペプシンやトリプシンなどを吸着し，それらを不活性化するなど消化性

潰瘍治療に適している．


19

Al含有制酸剤

合成ケイ酸アルミニウムSynthetic aluminum silicate

Al4(Si3O8)3 + 12 HCl → 4 AlCl3 + 9 SiO2 + 6 H2O

中和胃壁に作用→ 調整

胃粘膜保護

Al含有制酸剤

メタケイ酸アルミン酸マグネシウム

Magnesium Aluminometa Silicate

MgO Al2O3 1.7SiO2 H2O

合成ヒドロタルサイト

Synthetic Hydrotalcite

Al2Mg6(OH)16CO3 4H2O

スクラルファート

胃粘膜表面への付着による粘膜保護作用,ペプシン活性の抑制作用と制酸作用に基づく抗消化性潰瘍作用．潰瘍部へ選択的に結合して保護膜を作る．

Aldioxa

抗潰瘍作用

収斂・被覆作用

アルジオキサ

アラントインと水酸化アルミニウムとの縮合物．アラントインの抗潰瘍作用と収斂被覆作用を有する水酸化アルミニウムの双方の効果をねらって考案された．

錯体について

20

錯体の命名法 (text p.160)

１．錯体に含まれる配位子の数や金属の数を示すため，次の数詞を使う．

１モノ mono

２ジ di

３トリ tri

４テトラ tetra

５ペンタ penta

６ヘキサ hexa

７ヘプタ hepta

８オクタ octa .....................

２．錯体を化学式で表記する際は，錯体部分を角括弧[ ]で囲む．

化学式では，

１．まず金属の元素記号を書き，配位子がこれに続く．

２．陰イオン配位子は，中性配位子よりも先に書く．

３．陰イオン配位子や中性配位子の種類が複数ある場合には，それぞれの中で化学

式の先頭に来る原子のアルファベット順に書く．Ex) [PtBrCl(NH3)2]

命名では４．表記されたものを読み上げる（命名する）ときは，まず，配位子を読み上げ（命

名し），ついで金属を読み上げる（命名する）．配位子は，陰イオン性か中性か

の区別はなく，アルファベット順である．なお，アルファベット順に読み上げる

（命名する）のは配位子名であって，数詞は無関係である．

５．最後に，金属の酸化数を( )をつけてローマ数字で表す．

３．配位子の名称例

中性の配位子は，分子の名称をそのまま用いる．ただし，水，アンモニア，一酸化炭素など

少数の例外があって，これらが配位子となった場合は，それぞれアクア(aqua)，アンミン

(ammine)，カルボニル(carbonyl)という配位子独特の名称が使われる．

陰イオン性の配位子の名称は，陰イオンの英語の名称の語尾のeをoに変えて用い，日本語名

はその英語をローマ字読みにする．

陰イオンの名称配位子の名称

NH2- アミド(amide) アミド(amido)

N3- アジ化物イオン(azide) アジド(azido)

H- 水素化物イオン(hydride) ヒドリド(hydrido)

SCN- チオシアン酸イオン(thiocyanate) チオシアナト(thiocyanato)

など

次に示すいくつかの陰イオン性配位子については，慣用名が用いられ，英語の語尾のeをoに変

えるという規則に従わない．

陰イオンの名称配位子の名称

F- フッ化物イオン(fluoride) フルオロ(fluoro)

Cl- 塩化物イオン(chloride) クロロ(chloro)

OH- 水酸化物イオン(hydroxide) ヒドロキソ(hydroxo)

CN- シアン化物イオン(cyanide) シアノ(cyano)

など


21

以上は，中性錯体の命名法である．

錯陽イオンの場合は，ほぼ名称の付け方は同じである．（NaCl が sodium chloride であるのと同じ．）

例） [CoCl(NH3)5]Cl2

pentaamminechlorocobalt (III) chloride

ここまでは，中性錯体の次いで Cl- (chloride)を

命名ルールと同じ書く(di を付ける必要なし)

錯陰イオンの場合は少し複雑である．

例） K2[PdCl4]

potassium tetrachloropalladate (II)

K+ 金属名の語尾が変化する

(potassium) palladium → palladate その他の例としては，platinum→platinate

(di を付ける必要なし) など

22

錯体の命名法ノート（空欄付き）

Al含有制酸剤[Al(OH)3(H2O)3]

乾燥水酸化アルミニウムゲルAl3+の錯体

metal ion

Ligand：を供与ligandが金属の周りに規則的に配列

complex

coordination compound

ligandの数

錯体

無機化学錯体の命名法ノート 1

(1)monodentate ligand（単座配位子）・・１つで組のを供与陰イオン F- Cl- Br- I- H- OH-

中性 NH3 H2O CO

(2)multidentate ligand（多座配位子）i) bidentate ligand（二座配位子）１分子で組のを供与

ethylenediamine (en) bpy dppe Hgly Hoxinドナー原子

配位子(ligand)

bidentate ligand の略号：配位子名bpy: 2,2’-bipyridinedppe: 1,2-bis(diphenylphosphino)ethaneHgly: glycinatoHoxin: 8-hydroxyquinolinolato

Enの構造 bpyの構造 dppeの構造 Hglyの構造

Hoxinの構造


配位子(ligand)

Hglyがligandとなるのは，カルボキシ基がの場合

注意！

←このままでは無理

これがドナー原子となる

ii) tridentate ligand （三座配位子）D-ペニシラミン

ii) tetradentate ligand（四座配位子）triene ポルフィリン

iii) hexadentate ligand （六座配位子）EDTA (N,N,O,O,O,O)

D-ペニシラミンの構造

trieneの構造


[Al(OH)3(H2O)3]

13Al 1s22s22p63s23p13d0

Al3+

Ligand は

OH-(hydroxo) が３つ

H2O(aqua)が３つ各ligandが１対のローンペアを供与するので，計対のローンペアをAl3+は受け入れなければならない

Al3+は等価なつの空の軌道を用意する必要がある

基底状態では不可能なので，混成軌道をつくる

構造をとる

等価な６つの軌道を用意して，６対のローンペアを受け入れる

混成軌道


[電荷中性錯体の場合]

同種の複数ligandがあった場合は，アルファベット順例）BrCl

OH-: hydroxo×３・・・trihydroxoH2O: aqua×３・・・triaqualigandの頭文字のアルファベット順に書く．この場合，数詞は考慮しない．

ローマ数字で酸化数を記述

i) 化学式

[Al(OH)3(H2O)3]

ii) 命名（英名）


例題 1

(1) cis-[PtCl2(NH3)2]

(2) [Cu(gly)2]

(3) [PtCl2(en)]

Pt2+: platinum (II)Cu2+: copper (II)

構造(1)

構造(2)

構造(3)



23

pentaamminechlorocobalt (III) chloride

tris(2,2’-bipyridine)iron (II) chloride

NaCl sodium chloride陽イオン陰イオン

錯陽イオン

錯陽イオン部

電荷中性錯体の命名法と同じ


potassium tetrachloroplatinate (II)

potassium hexacyanoiron (II)

NaCl sodium chloride陽イオン陰イオン

錯陰イオン

錯陰イオン部

potassium tetrachloroplatinum (II)

金属語尾um → ate

palladium↓

palladiate↓

palladate

母音かぶり

×

potassium hexacyanoferrate (II)

特殊変化iron→ferratecopper→cupratesilver→argentitecalcium→calaciteなど無機化学錯体の命名法ノート 8

演習問題

問題

１６．次の問いに答えよ．

（１）制酸剤として用いられる水酸化アルミニ

ウムゲルを服用した際の，胃での胃酸

(H3O+)との平衡式を３段階に分けて示せ．

（２）合成ケイ酸アルミニウムの組成式は

Al4(Si3O8)3と表される．服用すると，胃

酸を徐々に中和する．この時の反応式を，

胃酸をHCl として記せ．

1７. 水酸化アルミニウムゲル[Al(OH)3(H2O)3]

が制酸薬として用いられる理由を説明せよ．た

だし，次の語句を必ず用いること．

両性 (amphoteric) 緩衝作用

24

(buffer) ．

また，[Al(OH)3(H2O)3]を英語で命名せよ．

なお，[Al(H2O)3]3+の pKa 値は 18℃で

4.85 である．

1８. 水酸化アルミニウムゲルは，透析を受けて

いる患者には投与しないこととなっている．また，

他の薬剤との併用時における注意点として，たと

えば，次のような薬物との併用には注意すること

とされている．

薬剤名臨床症状

テトラサイクリン系

抗生物質同時に服用することにより，これ

ら併用抗生物質剤の吸収を

遅延又は阻害するおそれが

ある．この作用は薬剤の服用

時間をずらすことにより，弱

まるとの報告がある．

ペニシラミンペニシラミンの効果が減弱する

おそれがある．

クエン酸血中アルミニウム濃度が上昇す

ることがある．以上の３薬剤において，付記した臨床症状が

起こる可能性がある理由を述べよ．

1９. 次の化学式で表されている錯体の英語名を

記せ． 1) [PtCl2(NH3)2] 2) [Al(OH)2(H2O)4]+

3)[Co(CO)6]3+ 4)[CoCl(NH3)5]Cl2

5) Na[PtBrCl(NO2)(NH3)] 6) K4[Fe(CN)6]

7) [Co(en)3]Cl3

答え１６．

（１）

（２）Al4(Si3O8)3 + 12HCl → 4AlCl3 + 9SiO2

+

6H2O

１７．炭酸水素ナトリウムなどの中和剤と異なり，

水酸化アルミニウムゲルは，アルミニウムの両性で

あるという性質ゆえ，下式のように平衡反応を取り

得る．

すなわち，塩基として，酸を中和していっても，水

酸化アルミニウムゲルは hexaaquaaluminum (III)

にまでしかならない．また，酸濃度が減少した場合

には，上記平衡式は，左に移動する．ここで，

hexaaquaaluminum (III)の酸としての pKa が 4.85

であることから，このｐH 付近で，緩衝作用は最大

となる．すなわち，酸を中和していった場合，胃内

の pH は 5 付近で収まることになる．また，free HCl

を中和した際の胃内の pH は 3.5 であるので，水酸

化アルミニウムゲルは胃内の pH を 3.5～5 の範囲

に調整でき，また，ゲル状で胃壁を保護するため，

理想的な制酸剤と言われている．

１８．テトラサイクリン系：テトラサイクリンと気

レートを形成し、消化管からの吸収を遅延ま

たは阻害する

ペニシラミン：同時投与した場合、ペニシラミンの

吸収率が低下する

クエン酸：キレートを形成し、アルミニウムの吸収

が促進される

１９．1) diamminedichloroplatinum (II)

2) tetraaquadihydroxoaluminum (III)

3) hexacarbonylcobalt (III)

4) pentaamminechlorocobalt (III) chloride

5)sodium amminebromochloronitrate-N-

platinate (II)

6) potassium hexacyanoferrate (II)

7) tris(ethylenediamine)cobalt (III) chloride


25


27

その他のアルミニウム錯体 Text p.189

13族ホウ素 (text p.112)

ジボラン (text p.53, 113)

28

演習問題

問題

２０. ホウ酸H3BO3は一塩基酸である．ホウ酸が

酸性を示す理由を反応式を用いて説明せよ．

２１．ホウ素に関する次の文章に関して，以下の

問いに答えよ．

ホウ素の水素化物としてジボランはよく知ら

れている．① ジボランの構造はユニークである．

また，③ジボランは非常に反応性に富んでいる．

問１．下線部①に関して，以下の問いに答えよ．

1) 右図に示したジボランの構造式において

２つのＢ－Ｈ結合の結合長 a, bの大小関

係を示す次式の空

欄に＞，＜，＝のい

ずれかを埋めよ．

a b

2) 上図に示したジボランの構造式において

２つのＨ－Ｂ－Ｈ結合の結合角 c, dの大

小関係を示す次式の空欄に＞，＜，＝のい

ずれかを埋めよ．

c d

問２．下線部②に関して，ジボランと酸素の反

応およびジボランと水の反応を例に，反応

式を示して述べよ．

２２. ホウ素の水素化合物として，ジボランと呼

ばれる化合物が有名である．ジボランに関す

る以下の問いに答えよ．

問１．次の文章 a,bの正誤を判断し，正しい場

合は解答欄に○を，誤りの場合は×を記せ．ただ

し，誤りの場合にはその理由を記すこと．

a. 下図において，２つの B-H 結合長 X, Y

を比較すると，結合長は X > Y である．

b.気体状態のAl2Cl6も，ジボランと同様の構造を

とる．（右図で H を Cl に，B を Al に置き換えた

ような構造）

問２．ジボランは，水素化ホウ素ナトリウム

(NaBH4)と BF3との反応によって得られる．これ

を反応式で記せ．

答え

２０．H3BO3 + 2 H2O B(OH)4 + H3O+

ホウ酸はルイス酸であり，上式のごとく反応

し，酸性を示す．

２１．問１． 1) < 2) >

問２．B2H6 + 3O2 → B2O3 + 3H2O

２２．問１． a. × b. ○

問２．3NaBH4 + 4BF3 → 3NaBF4 + 2 B2H6

(text p.53 Advanced)

H

B

H

H

H

B

H

Ha

b

c d


29

ケイ素 (text p.116)

演習問題

問題

2３. 次の文章中の空欄（ア）～（ク）に適当な語

句あるいは文章を入れよ．

ケイ素は最外殻電子が炭素と同じ４個である．

ケイ素化合物の反応性は一般に炭素化合物と類

似する点も多いが，相違点も多い．その一つの理

由として，炭素とケイ素の電気陰性度の相違が挙

げられる．また，炭素とことなりケイ素は[SiF6]2-

のような６配位化合物を形成できるという事実

から，（ア）軌道が存在するか否かという

ことも反応性の相違の大きな原因である．

[SiF6]2-においては，ケイ素は（イ）混成

軌道をとっていると考えられ，その分子形は

（ウ）であると予想される．このような混成軌

道は，同族の Sn でも可能である．炭素の酸化物

である二酸化炭素では，炭素原子は（エ）混成

軌道を形成していると考えられる．又，リンの最

外殻電子の数は（オ）個であり，リンの塩化

物である五塩化リン中のリンは（カ）混成

軌道を，また三塩化リンでは（キ）混成

軌道をとっていると考えられる．リンが五塩化物

を形成できるのに同族である窒素が五塩化物を

形成できない理由は

（ク）．

答え

２３．（ア）d （イ）sp3d2 （ウ）正八面体（エ）

sp （オ）５（カ）sp3d （キ）窒素には d 軌道

が存在しないから

30

窒素（窒素酸化物の名称，構造，性質を列挙できる） (text p.118 - 120)

一酸化窒素 NO の分子軌道 (text p.69)

O の方が N より電気陰性度が大きいという経験的事実に対応して，酸素の 2s, 2p 原子軌道のエネル

ギー準位は N のそれらよりも低いとする（すなわち，O 原子の軌道エネルギーの方が低いので電子を収


31

容しやすいと考える）．

NO 分子の分子軌道エネルギー準位図から，以下のことがわかる．

（１）結合次数 n は，n = (1/2)(6 - 1) = 2.5 であり，二重結合と三重結合の共鳴混成体である．

（２）NO+（ニトロシル陽イオン）は，分子軌道の最高被占準位π*から電子を 1 個除いた分子である

が，n = 3（N2と等電子）NO よりも安定である．従って，NO+ClO4-などかなり安定な化合物例が

ある．反対にもう一つ電子を収容した NO-は O2と等電子であり，かなり不安定となる．

アジドイオン（補足）

等電子化合物 (補足)

演習問題

問題

2４ . 窒素の酸化物に関する次の文章中の空欄

（ア）から（キ）を埋めよ．ただし，（イ）及び

（ウ）はルイス構造式で，（ア），（エ），（オ），

（カ）は分子式で，（ク）及び（ケ）は反応式で

記せ．

窒素は非常に広い範囲の酸化物を作る．例え

ば，窒素の酸化数が+1 の（ア）は笑気ガス

とも呼ばれ全身麻酔薬である．安定な気体であ

り比較的反応性に乏しい．無臭で，水，アルコ

ールに溶ける．この分子は直線型分子であり，

次の二つの構造間の共鳴型で表される．（イ）

（ウ）．

又，窒素の酸化数が+4の（エ）（英名：

（オ））は，室温下で（カ）と平

衡状態にある．2 （エ）

（キ）．この反応は発熱反応なので，温度

が上昇すると平衡は左へ移行し，140℃以上で

は（キ）は存在しない．（エ）は

水と反応するが，低温時と高温時では生成物が

異なる．

これらを反応式で示せば次のようになる．

低温時：

（ク）．

高温時：

（ケ）．

2５. 次の記述に相当する窒素酸化物の分子式及

び英名を記せ．

（１）ニトログリセリンや亜硝酸エステルが血圧

降下作用を発現する際の原因物質となるもの．

（２）吸入麻酔薬（笑気ガスとも呼ばれる）とし

て使用されるもの．

2６. 窒素酸化物のうち，窒素原子の酸化数が+3

および+5 の化合物の分子式および化合物名（英

名）を示せ．

2７窒素の酸化物に関する次の空欄（ア）から（エ）

を埋めよ．ただし，（ア）は分子式，（ウ），（エ）

は形式電荷を付したルイス式で示せ．

窒素は非常に広い範囲の酸化物を作る．例え

ば，窒素の酸化数が＋１の（ア）は，笑気ガス

32

とも呼ばれ，全身麻酔薬である．化学名（英名）

は（イ）であり，安定な気体で比較的反応

性に乏しい．この分子は直線型分子であり，次

の二つの構造（極限構造式）間の共鳴型で表さ

れる．（ウ）（エ）

答え

２４．

（ア）N2O （イ）

（ウ）

（エ）NO2 （オ）nitrogen dioxide （カ）N2O4

（キ）N2O4

（ク）2 NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

(HNO2 → 1/2 H2O + 1/2 NO + 1/2 NO2)

（ケ）3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

２５．

（１）NO nitrogen monoxide (nitrogen oxide)

（２）N2O dinitrogen monoxide

(dinitrogen oxide, nitrous oxide)

２６．

+3 N2O3 dinitrogen trioxide

+5 N2O5 dinitrogen pentoxide

２７．（ア）N2O （イ）dinitrogen oxide (nitrous

oxide)

（ウ）（エ）

問題

2８. 以下の問いに答えよ．

窒素酸化物である (a) は，吸入麻酔薬と

して用いられる．反応性は乏しく，化学的に不

活性である．麻酔力は弱いので，他の吸入麻酔

薬と併用される．常温では (b) である．

窒素酸化物のうち，窒素の酸化数が+3であり，

常温では青色液体である化合物 (c) は，低温

では安定であるが，(d)常温では分解してしまう．

（１）空欄 (a) に当てはまる化合物の分子式

および化合物名（英名）を示せ．

（２）空欄 (a) に当てはまる化合物の共鳴式

を示せ．なお，極限構造式は Lewis 構造

式で示し，かつ形式電荷が存在する場合に

は付記せよ．

（３）空欄 (b) に入る言葉を次の中から選べ．

固体液体気体

（４）空欄 (c) に当てはまる化合物の分子式

および化合物名（英名）を示せ．

（５）下線(d)の分解反応を反応式で示せ．

2９一酸化窒素に関する以下の問いに答えよ．

問１．一酸化窒素に関する以下の文章の正誤

を判断し，正しい場合は解答欄に○を，

誤りの場合は×を記せ．ただし，誤りの

場合にはその理由を記すこと．

(a) 一酸化窒素の結合次数 n は n = 2.5 であ

り，一酸化窒素から１電子取り除いた NO+

（ニトロシル陽イオン）の結合次数 n は n

= 3 である．

(b) 一酸化窒素に一電子付加した形の NO-

は O2（酸素分子）や ClO-（次亜塩素酸イ

オン）と等電子化合物の関係にある．

(c) NOはO2と容易に反応してNO2となる．

問２．一酸化窒素は血管の平滑筋を弛緩させ

て血管拡張を起こす．生体内で一酸化窒

素を生じる機構により，高血圧症や狭心

症の治療薬に用いられる医薬品の名称

ならびにその構造式を１つ答えよ．（た

だし，名称は，和名・英名のどちらでも

良い．）

N N O

N N O


33

問３．生体内での一酸化窒素の生成機構を簡

単に説明せよ．（関与する酵素，原料は必

ず記載すること）

答え

２８．

（１）N2O, nitrous oxide

(dinitrogen monoxide, dinitrogen oxide)

（２）

（３）気体

（４）N2O3, dinitrogen trioxide

（５）N2O3 NO NO2+

２９．

問１．(a) ○ (b) ×（次亜塩素酸イオンは荷

電子数 14 個なので，等電子関係にない） (c)

○

問

２．

問３．Ｌ－アルギニンを出発原料として，NOS

(NO synthase)により NO と L-シトルリンが産

生される．

問題

３０. 一酸化窒素に関する以下の問いに答えよ．

問１．右の一酸化窒素

(NO)分子の分子軌道

エネルギー準位図にお

いて，NO の分子軌道

に電子を埋めよ．なお，

一つの電子は↑で，逆

のスピン状態を示すも

のは↓で示すこと．（解

答欄のエネルギー準位

図において，σ1s およ

びσ*1s は省略されて

いることに注意）

問２．一酸化窒素に関

する以下の文章の正誤を判断し，正しい場

合は○を，誤りの場合は×を記せ．ただし，

誤りの場合にはその理由を記すこと．

(a)NO は常磁性化合物であり，ニトロシルカ

チオン(NO+)は反磁性化合物である．

(b) NO に一電子付加した形の NO-は O2（酸

素分子）や ClO-（次亜塩素酸イオン）と

等電子化合物の関係にある．

(c) NO は遷移金属と錯体を形成する．

(d) NO は生体内で，アルギニンを基質とし

て，NO 合成酵素(NO synthase)によって

生成される．

問 3．一酸化窒素は血管の平滑筋を弛緩さ

せて血管拡張を起こす．生体内で一酸化窒

素を生じる機構により，高血圧症や狭心症

の治療薬に用いられる医薬品の名称ならび

にその構造式を１つ答えよ．（ただし，名称

は，和名・英名のどちらでも良い．）

３１. 次に挙げた化学種と原子数がひとしく等電

子構造をもつ化学種を２種づつ挙げよ．

(a) N2 (b) NH4+ (c) N3

―

３２. 次に挙げた化学種と原子数が等しく，等電

子構造を持つ化学種を挙げよ．( )内の制限に

注意すること．

（１）N2 （C あるいは N を含む化学種）

N N O N N O

34

（２）NH4+（B あるいは C を含む化学種）

（３）N3-（C あるいは N を含む化学種）

3３. CO2 と電子数の等しい三原子分子または

三原子イオンを列挙し，その名称を記せ

3４. 次に挙げた化学種と，原子数が等しく，等電

子構造を有する化学種を２種ずつ挙げよ．

(a) NO+ (b) NH4+ (c) N2O

答

３０．

問１．

問２．(a) ○ (b) × ClO-は等電子関係にない

(c) ○ (d)○

問３．

３１．(a) CO, NO+ (b) CH4, BH4- (c) N2O,

SCN-

３２．（１）CO, NO+ （２）BH4-, CH4 （３）

CO2, N2O

３３． SCN- （チオシアン酸イオン）， N2O （亜

酸化窒素）

３４．

(a) CO, N2 (b) BH4-, CH4 (c) CO2, N3


35

リン P

リンのオキソ酸 (text p.120-122)

演習問題

問題

3５. 次の文章に記載された事実を説明せよ．

（１）ホスフィン酸(phosphinic acid)は水

溶液中で，１価の酸として挙動する．

（２） BCl3は NH3と異なり，双極子モーメン

トを持たない．

3６．リンのオキソ酸（３種）について，名称，

化学式，立体構造およびリンの酸化数を述べよ．

答え

３５．

（１）phosphinic acid の構造は次の通

り．よって，O に結合する水素は１つ

のみであり，１価の酸となる．

（２）BCl3のホウ素は sp2混成軌道をとる．よ

って，この分子は平面三角形である．よって，

３つの B-Cl 間の双極子モーメントは相殺さ

れるため，双極子モーメントをもたない．

３６

HO P

O

OH

OH

H3PO4

HO P

O

H

OH

H2PHO3

H P

O

H

OH

HPH2O2

orthophosphoric acid phosphonic acid phosphinic acid

三角錐三角錐三角錐

酸化数 +5 +3 +1

H P

O

H

OH

36

問題

3７. 次の文章の正誤を判断し，誤りの場合には，

その理由を示して誤りを正せ．

（１）Phosphonic acidは，３塩基酸である．ま

た，還元性を有している．この化合物中のリンの

酸化数は＋３である．

（２）アジドイオンの窒素間の距離は，一方が他

方より長く，等距離にはない．

3８．次の２つの化合物の相対的な Lewis 塩基

性度を予測せよ．また，その根拠を述べよ．

(H3Si)2O (H3C)2O

3９. 次の化合物の構造，安定性および Lewis 塩

基性度を予測せよ．また，その根拠を述べよ．

N(SiH3)3

答え

３７．

（１）（誤）３塩基酸→（正）２塩基酸

phosphonic acid の構造式は次の通りである．

HO P

O

OH

H

（２）（誤）一方が・・・・・等距離にない→（正）

等距離にある次の共鳴式より明らか

である．

３８

塩基性度： (H3Si)2O < (H3C)2O

ローンペアが塩基性の本体であるので，このローン

ペアがどのようになっているかを考える．

以下は，解答に至る思考の過程．

① ケイ素はｄ軌道を有するため，酸素との間で pπ

－dπ結合が形成できる

② (H3C)2Oでの酸素は sp3混成をとるが，(H3Si)2Oで

はケイ素との間に pπ－dπ結合が形成されるよ

うに混成を組み替えるため，sp2混成となる．よ

って，平面分子となる．

③ この平面分子は，２つの極限構造式間の共鳴で

示すことができる．

塩基性は，ローンペアがいかに有効に効いているか

により決まる．(H3C)2O では，２組のローンペアは有

効に働いているが，(H3Si)2O では１組のローンペア

のみ有効に働き，１組は，pπ－dπ結合に使用され

ていると見ることが出来る．よって，(H3C)2O のほう

が塩基性が大である．

すなわち，ケイ素化合物の場合には，ケイ素と酸素

との共有結合に加え，酸素の p 軌道電子対がケイ素

の空の d 軌道に供与されることによる pπ－dπ結

合が形成されることになる．よって，本来，酸素原子

上に存在していた，非共有電子対はケイ素原子にも

流れることになり，塩基性度は低下するはずである．

Si O

H

H

H Si

H

H

H Si O

H

H

H Si

H

H

H

３９．

安定な化合物であると予想される．

塩基性はないと予想される．

根拠：

トリメチルアミンは三角錐型であり，トリシリルア

ミンは平面三角形型である．

トリシリルアミン中の窒素とケイ素は通常

のσ結合に加え，ｐπ－ｄπ結合を形成している．

その混成軌道は sp2 混成軌道である．その結果，窒

素－ケイ素間は二重結合性となる．このとき，等価

なケイ素が３つ存在するので，右の共鳴式が成立す

ることになり，安定化する．

h h n Ê 364(h h

Documents