無機化学
第１回
講義で使用する
プリントを配布
します．
取りに来てください．
受け取った人は，教科書
p.4 の
1.2 原子の電子配置(p.6まで）
を読んでいてください
無機化学で何を学ぶか
http://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/~yakka
無機化学ホームページ
CuFeS
2薬学で無機化学を学ぶ目的
• 日本薬局方 薬品試験の基礎
• 有機化学の理解を助ける
• 生化学，薬理学，薬剤学などの理解を助ける
• 無機医薬品を学ぶ
(1) エレクトロニクスやコンピュータ製作の素材としての半導体(Ge, Ga, In, Seなど) (2) 銅，ランタノイド様元素およびアルカリ土類元素を含む高温超伝導化合物，た とえばYBa2Cu3O7-xの開発 (3) 炭素原子のみを含む球状化合物フラーレンの発見と円筒状化合物カーボンナ ノチューブの発見 (4) d電子をもつ遷移元素の化学における結晶場理論や配位子場理論の展開 (5) NOやCO分子の新しい生理・薬理作用の発見 (6) 毒性元素(Hg, Pb, Cd, Se, Agなど)の生体内挙動の新解釈．たとえばHgとSeの 共存による相互の毒性の消去現象 (7) 金属元素を含む医薬品の開発：シスプラチン(Pt)，オーラノフィン(Au)，スクラル ファート(Al)，ポラプレジンク(Zn)など (8) 酸化チタン(TiO2)の光触媒作用：TiO2に紫外線が当たるとヒドロキシラジカルが 生成し，有機化合物が分解される これらの無機化学領域における新しい発見・発明を理解し，それらを基礎とし て無機医薬品を扱うためには，我々は無機化学の基本について習熟する必 要がある
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Cn
Copernicium 発見者が、「私たちの世界観を変えた 傑出した科学者」であるコペルニクス にちなんで"copernicium"という名称を 提案し、コペルニクスの誕生日である 2010年2月19日にIUPACから正式名称 として発表された 1996年2月9日、ドイツにおいて実験に よって発生が確認されたと発表された 2010年2月25日に日本語元素名・コペ ルニシウムが正式に決定 コペルニクス 1743年2月19日生 ウンウンビウム原子，分子，イオンの基本的構造について説明できる 原子 電子 原子核 陽子 中性子 atom electron atomic nucleus proton neutron 同位体 isotope
主殻・副殻と電子数 主殻 主量子数 副殻 電子の数 (n) K 1 s 2 (1×2) L 2 p 6 (3×2) M 3 d 10 (5×2) N 4 f 14 (7×2) 原子の電子配置について説明できる
原子の電子配置について説明できる 基底状態・・・ある原子において最も安定な電子配置 三つの原理または規則によって定められる． 1) 構成原理： 電子はエネルギーの低い軌道から順に収容される．その順序は 1s→2s→2p →3s →3p →4s →3d →・・・となる． Ground state
↓
原子の電子配置について説明できる 基底状態・・・ある原子において最も安定な電子配置 三つの原理または規則によって定められる． 2) パウリの排他原理： 一つの原子軌道には電子は２個しか収容できず，しかもそ れらは互いに逆向きのスピン（スピン量子数 +1/2, -1/2)を有していなければな らない．すなわち，原子中に同じ電子状態を有する電子は１個しか存在しない． Ground state
↓
1s 2s 2p H He Li Be B原子の電子配置について説明できる 基底状態・・・ある原子において最も安定な電子配置 三つの原理または規則によって定められる． 3) フントの法則： 縮重した軌道が存在するとき，それらの軌道にすべて１個ずつ 電子が収容されるまで，１個の軌道に１個ずつ電子が収容される．このとき，こ れらの電子はすべて同じ向きのスピンをもつ．（この規則はすべての元素で成 り立つわけではない） Ground state
↓
C 1s 2s 2p N O F構成原理の例外 Cr 3d54s1 La 5d16s2 Cu 3d104s1 Ce 4f15d16s2 Gd 4f 75d16s2 Pr 4f36s2 Mo 4d55s1 Nb 4d45s1 Pd 4d105s0 Ru 4d75s1 Ag 4d105s1 Rh 4d85s1 Au 5d106s1 Th 6d27s2 Cm 5f76d17s2 Pa 5f 26d17s2 Lr 5f 146d17s2 Np 5f 46d17s2 Pt 4f145d96s1 半閉殻か閉殻に由来 するもの 4dと5s，5dと6s，5dと4f，6dと5f のよく似た軌道エネルギーに 主な原因があるもの（内部電子 間の反発） 3d 4s Cr 3d 4s V 3d 4s Cu 3d 4s Ni よく似た軌道エネルギー 4d and 5s 5d and 6s 5d and 4f 6d and 5f
周期表に基づいて原子の諸性質（イオン化エネルギー， 電気陰性度など）を説明できる イオン化エネルギー 増加 減少 イオン半径 減少 増加
周期表で下に行くほど
イオン化エネルギーは
減少する
イオン化エネルギー： 気体中の基 底状態にある原子や分子から，１ 個の電子を取り去るのに必要なエ ネルギーをイオン化エネルギー （あるいはイオン化ポテンシャル） という．周期表に基づいて原子の諸性質（イオン化エネルギー， 電気陰性度など）を説明できる 電子親和力： 真空中で中性原子と電子が結合する際に放出される エネルギー．電子親和力が大きいものほどアニオンとして安定であ る． H 72.8 Be -50.0 Li 59.6 Na 52.9 Mg -39.0 B 26.7 C 121.9 N -7.0 O 141.0 F 328.0 Ne -116.0 He -50.0 Ar -97.0 Al 42.6 Si 133.6 P 72.0 S 200.4 Cl 349.0 電子親和力 (kJ/mol)
２）電子配置に関する補足説明 異なった軌道にある２つの電子間の反発は 同じ軌道にある２つの電子間の反発よりも 小さい したがって，もし，２つの軌道の間のエネルギー 差が，これら２つの電子配置についての電子間反 発の差よりも小さい場合には，２つの電子が異な った軌道を占めることによって，より大きいエネ ルギーの利得を得る． 平行なスピンを持つ電子の対は，反平行なスピンを 持つ電子の対よりも小さい反発作用をもたらす． low energy > よく似た軌道エネルギー 4d and 5s 5d and 6s 5d and 4f 6d and 5f stability
３）ランタノイド系に関する補足 ●4f電子は原子内部に閉じ込められていてエネルギーは低く，イオン化のときにも放出されない． （中性原子では4fは6sや5d軌道とエネルギーは近いが，遮蔽能率が高い6s,5d軌道電子を放出する と4f電子は安定する） ●4f電子は共有結合に関与しない． ●一般にランタノイド系元素は6s25d1電子を放出して+3の酸化数をとり，5s25p64fnとなる． ●例外は， Ce4+(f0), Eu2+(f7), Yb2+(f14) の３つ これらは，f 副核が閉核あるいは半閉核構造なので，特別の安定性がある． Ce [Xe]4f 15d16s2 Eu [Xe]4f76s2 Yb [Xe]4f146s2 これら以外では，5d1と6s2の3eを放出 （4fn6s2の場合は4fn-15d16s2に昇位して3eを放出する） 57La [Xe]5d16s2 （まず，5dに電子が１つ入る） 58Ce [Xe]4f15d16s2（続いて，4fに電子が入り始める） 59Pr [Xe]4f36s2 （4f25d16s2ではないことに注意！） 以下，4fが埋まっていく 64Gd [Xe]4f 75d16s2 （Euで半閉核になっているので，次の電子は5dに１つ収納） 65Tb [Xe]4f96s2 （Prと同じ形で埋まる） f0, f 7は注意！ 半閉核 閉核
抗躁薬
薬効の本体は？
Li， なぜ炭酸塩？
水に難溶性
溶けるとは？
格子エネルギーと
水和エネルギー
ジボラン
その構造は？
制酸剤
IUPAC名は？
錯体の命名法
胃酸との反応は？
Alは両性元素
良い制酸剤と言われ
る理由は？
triaquatrihydroxoaluminum (III)
水酸化アルミニウムゲル
幾何異性
