化学

イオン化エネルギーとイオン化傾向

*4/8夜、記事のオレンジ色部分を訂正しています。

起きている間ずっと勉強、の現実

昨日の学習時間は14時間50分でした。

金曜夜に洗濯や土日分の料理を作るなどの家事をしておいて、土曜日の家事時間などは極力減らして1日中勉強してこんな感じです。

週末家にいるときは、起きてる間中ほぼずっと計測アプリを立ち上げています。昨日の記録の一部がこちらです。

17時間38分のうち、学習時間が15時間近く、ブログや1日のまとめなどで1時間。あと1時間40分ほどあるんですよね。

確かに若干、決めた休憩時間より長く休憩していることもありました。その積み重ねですね。ということでまだまだ詰められそうです。

イオン化エネルギーの明細書

昨日はイオン化エネルギーについての明細書を読んでみました。キーワードのみ拾って、どのような分野でどのような用途で使用されているのかを確認するのが目的です。

週末なのもあり、時間を区切らないと際限なく調べてしまうと思い2時間で設定しましたが、やはり3時間+どうしても調べたくなったイオン化傾向についての調べもので4時間ちょっと掛かりました。8件ざっと見たのですが、3,4件くらいに絞るべきでした。

J-Platpatにて要約・抄録を検索範囲とし、イオン化エネルギーと絞り込み要素として樹脂をいれて検索しました。樹脂としたのは、専門としたい材料関連で何か引っかかるかなと思ったからです。10件ヒットしたので、古いのを省いた次の8件をキーワード部分のみ読みました。(わからないところはかなり読み飛ばしています)

名称と番号のみ記載します。

  • 有機LED素子用中間抵抗膜付基板および有機LED素子(特開2002-208479)
  • 防曇性樹脂シート、防曇剤および成形品 (特開2002-155159)
  • 電子写真現像剤用キャリア  (特開平8-179568)
  • 構造体、パターニング方法および接合方法 (特開2010-13703)
  • 表示装置 (特開2009-15316)
  • 焼結性導電ペースト (特開2008-108569)
  • 正孔輸送性高分子及びそれを用いた有機電界発光素子 (特開2005-42004)
  • インクジェット記録用シート (特開2002-370447)

樹脂は結局、あまり関係してきませんでした。やはり半導体装置、電子材料関連が多いですね。

イオン化エネルギーの使われ方としては、他の化合物のイオン化エネルギーより小さいとか、化合物AとBのイオン化エネルギーの差が・・・以上とか、相対的に使われているのが目に留まりました。

その規定された範囲や他の化合物とのエネルギーの差によって、化学反応の順番をコントロールしたり、望む性質(導電ペーストの密着性やインクジェット用記録シートの耐光性など)を引き出しているということがわかりました。

一番興味をひかれたのが、下記の特許です。

【公開番号】特開2010-13703(P2010-13703A)
【発明の名称】構造体、パターニング方法および接合方法
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

半導体装置や電子部品の回路基板の接合に関する特許で、複数の金属材料のイオン化エネルギーの差を用いて、導電性や熱伝導性を高めるというものです。

一部引用します。

 

【0014】
本発明の構造体では、前記第2の金属材料は、前記第1の金属材料よりイオン化エネルギーが小さいことが好ましい。
これにより、第2の金属材料は、第1の金属材料よりも酸化され易くなる。このため、仮に第1の金属材料で構成された第1の金属粒子が酸化していたとしても、第2の金属材料が還元剤として作用するため、酸化された第1の金属材料を還元し、第1の金属粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。

酸化還元反応が出てくるとは思いませんでしたが、考えてみれば反応は電子のやり取りですから、電子を渡しやすいのか、受け取りやすいのかはイオン化エネルギー(小さければ、陽イオンになりやすい)と関係がありますよね。

・・・と単純にイオン化エネルギーが小さい=陽イオンになりやすい、と考えていましたが、いろいろ問題がありそうです。

まず、講座で管理人さんがなんどもおっしゃってましたが、イオン化エネルギーとは気体状態、つまり結合していない単体の原子についての指標です。それに対し今回はがっちり結合している金属なので、話が違うのでは・・・と思いました。

*4/8夜訂正:

金属は金属結合によって結合していますが、金属結合は決して「がっちり」した結合ではありません。共有結合、イオン結合より弱い結合となります。

金属結合は、規則正しく整列している金属の陽イオンとその周りを動き回っている負電荷を帯びた自由電子との間の、クーロン力による結合です。

下記のようなイメージですね。(図はこちらからお借りしています)

金属結合

この自由電子の存在が、金属の特性である導電性や熱伝導性の高さの要因となっています。

で、金属のイオンになりやすさの指標にはイオン化傾向なるものがあり、これにはイオン化エネルギー以外にも他の要素が絡んでいて、必ずしもイオン化エネルギーの強弱とイオン化傾向が比例しているわけではないことがわかりました。

金属結合についてまだ学習を進めていないのもあり、まだまだもやもやっとしている状態です。とりあえず金属の酸化還元反応を考えるには、互いのイオンになりやすさを考える必要がある、というのは頭に残りました。

4/7(土)の学習記録

学習時間:14h50m

項目: 岡野の化学(91)残り50%
目標: 1h30m     実績: 1h50m(復習含む)

項目: 岡野の化学(92)演習問題 
目標: 1h30m     実績: 2h55m

項目: ここまでの復習。明細書でどのように使われているのか調べて、キーワード部分だけ拾って読んでみる。
目標: 2h        実績: 4h15m

項目: 岡野の化学(93)イオン結合
目標: 3h        実績: 3h40m

項目: 岡野の化学(94)ここまでの復習
目標: 2h30m     実績: 2h10m
メモ: イオン化エネルギー、電子親和力、イオン結合、共有結合などの復習。うまく図にしている海外の資料の紹介。なるべく図解化しようと思っているが、なかなか難しい。

項目: 岡野の化学(95)共有結合
目標: 3h        実績: 未完了

4/8(日)の行動計画

目標学習時間は12時間です。日曜は家事+作業+すこーしだけ緩める日にします。

 

項目: 昨日の復習+岡野の化学(94)で取り上げた資料を読む
目標: 1h      

項目: 岡野の化学(95)共有結合
目標: 3h    

項目: 岡野の化学(96)配位結合
目標: 2h30m 

項目: 岡野の化学(97)演習問題
目標: 2h 

項目: 岡野の化学(98)第3講 結晶の種類・分子の極性 
目標: 4h 

項目: 整理・情報収集(展示会、学会など)、その他個人的雑務の時間
目標: 1h 

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