Question

なたろー

この問題の(4)についてです！1H2Hと2H1Hは同じ分子なのになぜ2倍する必要があるのですか？

|論述
91. 同位体と天然存在比■次の各問いに答えよ。
(1) 12C 原子1個の質量は何gか。有効数字2桁で求めよ。
(2) 水素の同位体1H, ?H, H の, 炭素12(12C)を基準としたときの相対質量はそれぞれ
1.00785, 2.014102, 3.010440である。 このうちHは放射性同位体で, 自然界にはこ
の3種の水素の同位体がそれぞれ99.9885%, 0.0115%, および極微量存在する。水素
の原子量を小数点以下3桁まで求めよ。
(3) 自然界に存在する水素分子には, 質量の異なるものが何種類存在すると考えられ
るか。説明して答えよ。
|は何%
101
95.溶液
を,次の
0 シニ
シュ
3
シュ
(4) 質量の異なる水素分子の中で, 最も多く存在する分子と, 2番目に多く存在する分
子の数の比を有効数字2桁で求めよ。
(14 香川大 改
6
102.
Tム ハフ
ムヱの断両
n0
5

がって,
91. 同位体と天然存在比。
(1) 2.0×10-23g (2) 1.008
解答
(3) H'H, 'H?H, 'H°H, 2H?H, 2H°H, 3H°H の6種類があると考えられ
る。H°H とH'H は質量がまったく同じなので, 同じ分子であるが,
1H°HとHHは質量数の合計は同じであるが, 質量が異なるので, 違う
分子である。
(4) 1.0:2.3×10-4
解説
の炭素原子12Cが12gとなる。したがって, 1個の12Cの質量は,
(1) 炭素原子12C のモル質量が12g/mol なので, 6.0×103 個
12g
6.0×103
-=2.0×10-23g
(2) 原子量は, 各同位体の相対質量と, 天然存在比から次のように求め
られる。Hについては, 極微量であるため, 無視できる。
99.9885
1.00785×
+2.014102×
0.0115
100
100
99.9885
=1.00785×-
100
+ (1.00785+1.006252)×
0.0115
100
100
+1.006252×
100
0.0115
=1.00785×
-=1.0079
100
(4) 最も多く存在するのは'H'Hであり, 次いで1H°H(?H'H)である。
これらの分子が存在する比は, 1個目の原子の天然存在比と2個目の原
子の天然存在比の積で表される。また, 'H?H と2H'H の存在する比は同
じなので, 'H?H の存在する比を2倍する。 したがって, J
('H'Hの存在する比): ('H?H の存在する比)
=0.999885×0.999885 : 0.999885×0.000115×2
=0.999885:0.000230=1.0:2.3×10-4

化学 化学基礎 理数化学 同位体 天然存在比 香川大学

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

KIDS

　数学の確率に関する問題として捉えるとわかりやすくなると思います。
　たとえば、水素(H)と重水素(D)がたくさん入った袋があると考えます。ここでそれぞれの比率は　H:D = 99.9855:0.0115 です。袋の中から無作為にひとつづつ取り出していき、合計2つ取り出すとします。とりだした2つが、HHの組み合わせになる確率と、HDの組み合わせになる確率はそれぞれいくらでしょう?
HHの場合はHを2回連続取り出すしかないですから、0.999855×0.999855です。
一方でHDの場合は、HのあとDを取り出すパターンとDのあとHを取り出すパターンの2つを考慮しなければなりません。したがって、HDとなる確率は0.999855×0.000115×2になるわけです。
　存在確率の比はすなわち存在比ですから、それぞれの確率の比を取ればHHとHDの存在比になります。
　こんな説明でどうでしょう？

なたろー

順列っぽい考え方ということですか？もしそうなら自分は分子は原子のペアで組合せっぽい考えた方で考えてたので、なぜ順列のように考えられるか教えて下さい！