['07-1-1a]【1】は、主に理論化学に関する問題です。化学グランプリの問題は、きちんと読めば、大部分は解けるはずなので、まずは問題を読んでみて下さい。必要があれば,下記の数値を用いること。単位の表記法は,下の例を参考にすること。0.8451我々人間は陸上生物であり,空気(大気)という気体環境中でしか生存できない。我々は現在,我々自身の活動に起因する「空気(大気)」の変化に直面している。その変化による環境の急変が様々な悪影響をもたらしうることを常に認識しながら,今後の人類社会を設計・構築していく責務がある。日本は世界の中でも最も多くの二酸化炭素の排出を続けている国のひとつであり,責務は大きい。そのため,我々はより深く空気(大気)を含む「気体」の基本的な性質を学んでいく必要がある。ここでは気体の性質の一端にかかわる下記のいくつかの問題を考えてみよう。次のア〜ウの文は,環境問題として取り上げられる種々の気体に関して記述したものである。選び,記号で答えなさい。同じ記号を繰り返し用いてもよい。)などの気体が存在する。これらが増加すると,地表の平均気温が上昇する。範囲にはオゾン層が存在する。)により酸素原子に分解し,それが他の酸素分子と結合すると,オゾンが生成する。)ラジカルによりオゾン層の破壊が起きている。)を生成することが酸性雨の一因となる。フロンはオゾン層の破壊だけでなく、地球温暖化も引き起こしているのです。二酸化炭素(CO2)、メタン(CH4)、一酸化二窒素(N2O)、代替フロン、六フッ化硫黄(SF6)です。オゾン(O3)は酸素の同素体で、酸素中で無声放電を行うか、酸素に強い紫外線(G)を当てると生成します。成層圏において、オゾンは主に3200Å以下の紫外線を吸収して分解し、もとの酸素分子に戻ります。この反応によって、生物にとって有害な3200Å以下の紫外線が地表に届くのを防いでいるのです。ところが、近年、フロン(A)の分解によって生じる塩素ラジカル(K)により、オゾン層の破壊が起きています。炭化水素の水素をフッ素や塩素で置換した化合物の総称です。フロンは化学的に非常に安定で、容易に分解せず、約10年かかって成層圏まで拡散していきます。フロンは成層圏で強い太陽の紫外線を受けて分解し、塩素ラジカル(Cl・)を生じます。塩素ラジカルとは、不対電子を持つ原子、要するに、塩素原子そのものです。厄介なことに、この塩素ラジカルは、オゾンを分解しながら、自らも再生するのです。O2この辺の詳しい反応については、化学グランプリ2006年度の第1問の問題にあるので、そちらを参照してください。(いい加減な48K部長であった。酸性雨の原因と言えば、ソックス、ノックスですね。硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)(H)です。これらは、地上到達前の雨水と酸素と反応して、それぞれ硫酸(H2SO4)と硝酸(HNO3)(N)を生じます。私たちは、雨の日には、希硫酸と希硝酸の溶液を被ってるわけなんですね。そりゃ、ブロンズ像だって溶けてまうわ。気体に特有な本質的特徴とは何か考えてみよう。この中で液体と固体は圧力を変えてもほとんどその体積は変わらない。これは物質の構成要素である原子や分子が,液体や固体状態では相互にほとんど隙間なく密に存在するからであり,液体や固体が凝縮相と呼ばれるゆえんである。これに対して気体では構成要素が互いに大きく離れており,ほとんどが隙間である。固体の密度は液体のそれとあまり変わらない。)桁程度密度が大きい。このため液体や固体と対照的に,気体は稀薄相と呼ばれる。上記の理由により,気体は凝縮相とは異なり,容易に圧縮・膨張させることができる。この性質は日常生活でも工業でも意識的あるいは無意識に,無数に応用されている。この性質に関して,以下の基本的な実験を行った。鉤(かぎ)のついたピストンを取り付け,空気を閉じ込めた。シリンダーの中と外の間の空気の交換は完全に防げた。次に,この鉤つきピストンが鉛直下向きになるようにシリンダーを台枠に固定した(図1)。