0006. 化学(物理化学)：窒素の物理吸着における分子占有断面積の算出。

戻る

2025年3月13日掲載

■問■
　液体窒素温度における窒素の吸着現象を利用した、固体物質の比表面積の測定の際に必要な、窒素の分子占有断面積σを表す式を、
  1. 吸着分子は球形である。
  2. 吸着分子は固体表面上では面心立方で最密充填している。
  3. 吸着分子の半径は、吸着温度における通常の液体あるいは固体の分子半径に等しい。
と仮定して導出し、その値を求めよ。

■解答例■
　図1に示すように、1個の吸着分子は1個の正6角形に相当する面積を有する。図2より、
図1・図2
式群1
　吸着物質の密度をd、吸着物質のモル質量をM、アボガドロ定数をNAとすると、吸着分子1個当たりの体積V/Nは、M/(dNA)となる。
式群2
　吸着分子は図3のように面心立方で最密充填していると仮定しているので、立方体の各頂点と各面の中心を吸着分子が占めることになるから、単位格子には平均4個の分子がおさまり、その体積は4M/(dNA)となる。
図3
　単位格子の1辺の長さをaとすると、aは対角線の長さ4rの正方形の1辺である。したがって、
式群3
③の各物理量を各々の単位で割った形に変形すると、
式群4
　ここで、④にM =28.0134 g mol-1、d =0.808 g cm-3、NA=6.022 140 76×1023 mol-1を代入すると、
式群5

【参考文献】
慶伊富長、「共立全書157　吸着」、共立出版(株)・1965年発行。

戻る

Copyright(C) 2017 KONISHI, Shoichiro. All rights reserved.