⑴ pH メーターの使用に関する記述 ①～⑤ について、妥当なものには○を妥当でないものには×をそれぞれ記せ。

① pH メーターはガラス電極と比較電極の間にpH に応じた電位差が生じることを利用している。

② ガラス電極を安定させるため使用する数時間前から純水に浸けておく。

③ 25°C pH 5付近の試験溶液を測定するために校正を行う際は測定する試験溶液のpH
を挟むようにするため冷蔵庫から取り出して室温に戻した中性のリン酸塩とホウ酸塩のpH 標準溶液を用いる。

④ 電極をよく洗った後正確なpH を測定するためろ紙でこすり水滴を取る。

⑤ 比較電極内に入れるKCl溶液の溶液量が十分であるかどうかを使用時に点検する。

　解 説　　　　　

①は、正しい記述です。

②ですが
電極は 3.0mol/L KCl など、イオン豊富な水溶液で保管し、使用前に純水で洗い流してから測定する、といった使用法がとられます。「数時間前から純粋に漬けておく」わけではありません。

③ですが
前半部分は正しい記述です。試験溶液の pH が大体わかっている時に、校正は pH を挟むようにします。しかし、ホウ酸塩は pH がアルカリ側の方（pH 9）の校正液です。pHが 酸性 の方の校正液である、フタル酸塩の標準溶液を用いるのが適切であると考えられます。

④ですが
電極部分をこすると摩擦で傷ついてしまい、劣化が早くなったり測定結果に影響が出るおそれがあります。ろ紙で「軽くぽんぽんぽんとはたくようにして」水滴を吸い取るようにします。

⑤は、正しい記述です。
非常に大切な点検の一つです。

以上より、①◯、②☓、③☓、④☓、⑤◯です。

酸や塩基に関する記述 ①～⑤ について、妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

① 硫酸は、マグネシウムや亜鉛と反応して酸素を発生する。

② 酸や塩基の電解質を溶媒中に溶解した際に、電離している物質の割合を電離度という。

③ 同じモル濃度の塩酸は、ギ酸に比べて電離度が小さく電気を通しやすい。

④ 水のイオン積は、温度が高くなるにつれて大きくなる。

⑤ アレニウスは「酸は H^＋を与えることができる物質であり、塩基は H^＋を受け取ることができる物質である。」と定義した。

　解 説　　　　　

①ですが
酸素ではなく、発生するのは「水素」です。

②は、正しい記述です。
割合なので０～１の間の数値をとります。

③ですが
一般的に、電離度が大きいほど電気を通しやすくなります。また、塩酸は、強酸の代表例の一つです。酸の強い弱いは、電離度が１に近いかどうかできまり、１に近い方が強いです。従って、塩酸の電離度が小さい　というのは明らかに誤りと考えられます。

④ですが
「０～１００℃、１気圧における話」といった制限が本当は必要な記述なのですが出題の意図としては妥当な記述と考えられます。一般的な条件下においては、水のイオン積、つまり水の自己解離により生じる ［H⁺］［OH^ー］の積は、温度が高くなるにつれて大きくなります。この理由については、温度が大きい方がなんとなくわかれやすいといった理解でもいいですし、H₂O→H⁺＋OH^–が吸熱反応なので、高温の方が、右に平衡がずれる　という理解でもよいです。

⑤ですが
この記述は「ブレンステッド・ローリー」による定義です。アレニウスによる定義は「H⁺イオンを放出すれば酸、OH^–イオンを放出すれば塩基」です。

以上より、①☓、②◯、③☓、④◯(？)、⑤☓です。

0.010mol/Lの酢酸水溶液の pH を求めよ。ただし酢酸水溶液の電離度は0.050、log₁₀5.0 = 0.70とする。

　解 説　　　　　

pH = -log₁₀[H⁺] です。

0.01 mol/L で、電離度が 0.05 なので、酢酸(CH₃COOH) の電離により生じる［H⁺］(水素イオン濃度)は、0.01 × 0.05 = 0.0005 = 5×10^-4 mol/L です。-log₁₀ をとると

となります。

以上より、 3.3 です。

(1) 次の記述のＡ～Ｇに当てはまるものを語群から選び出しそれぞれの番号を記せ。

「Ａ の下でＢ した分子 M に大きなエネルギーをもつ Ｃ を衝突させると分子 M 中のＣがたたき出され Ｄ 又は親イオンが生じる。このイオン化法をＥ という。Ｄ は更に開裂を起こしてＦ と呼ばれるいくつかのイオンを生じる。これらのイオンを質量 m と電荷 z の比m/z の大きさの順に分離し記録する装置をＧといい得られたスペクトルをマススペクトルと呼ぶ。」

＜語群＞①分子イオン、②フラグメントイオン、③陰イオン、④分子、⑤原子、⑥電子、⑦ライブラリーサーチ、⑧赤外分光光度計、⑨蛍光Ｘ線分析計、⑩質量分析計、⑪加熱気化，⑫気化冷却、⑬大気圧、⑭高真空、⑮マトリックス支援レーザー脱離イオン化法、⑯電子イオン化法、⑰ソフトイオン化法

　解 説　　　　　

質量分析についての記述です。質量分析とは、高真空下において、試料を適当な方法でイオン化し、イオンを電磁的に分離するというものです。イオン化方法には様々な方法があり、試料の性質等により選択します。

本問では、選択肢、及び記述中の「・・・大きなエネルギーをもつ C を衝突・・・」という点から、イオン化法は電子イオン化法（EI：Electron Ionization）と判断できます。EI 法とは、高エネルギー「電子」をぶつけることによるイオン化法の一種です。試料を気体にしておく必要があります。従って、熱に不安定だったり、気化できない試料には不適切なイオン化法です。

分子イオン（親イオン）は、高エネルギー電子によりバラバラになってしまうこともあります。これをフラグメンテーションといい、開裂してできたイオンはフラグメントイオンと呼ばれます。特徴的なフラグメントイオンから、試料分子の部分構造についての情報を得ることができます。例えば 77 のピークがあったら、ベンゼン環があったのではないかといった具合です。

以上をふまえ、A~G に当てはまるものを選ぶと
A 高真空 ⑭
B 加熱気化 ⑪
C 電子 ⑥
D 分子イオン ①
E 電子イオン化法 ⑯
F フラグメントイオン ②
G 質量分析計 ⑩　です。

⒜～⒟のイオン化法について原理を選び出しそれぞれの番号を記せ。

＜イオン化法＞
⒜ CI 法
⒝ APCI 法
⒞ ESI 法
⒟ FAB 法

＜原理＞
① 試料気化と噴霧を行った後噴霧口付近でコロナ放電を起こし、周囲に大量に存在する窒素ガスや大気中の水分をイオン化させて、これと試料分子を反応させることによりイオン化する。

② 試料と一緒に導入された試薬ガス(メタンアンモニアなど)から生成する特定のイオンと試料分子を反応させイオン化する。

③ ターゲットと呼ばれる試料面に、高速の中性原子(アルゴンなど)流を衝突させて試料分子をイオン化する。

④ 導電性の溶媒に溶解した試料に、高電圧を印加して均一に帯電した微細な液滴として、試料溶液を噴霧し液滴中の溶媒を蒸発させ試料分子をイオン化する。

　解 説　　　　　

イオン化法に挙げられているのは、それぞれ CI が Chemical Ionization（化学イオン化） の略、APCI の AP はAtmospheric-pressure（大気圧）、ESI は ElectroSpray ionization（エレクトロスプレーイオン化） 、FAB が fast atom bombardment（高速原子衝撃）の略です。

イオン化法の名称がわかると、c,d がまず判断しやすいと思われます。c は「スプレー」をキーワードとして「微細な液滴として噴霧し」という点から④が対応します。d は「高速原子衝突」をキーワードとして、「高速の中性原子流を衝突」という部分から③が対応します。

a と b の違いは大気圧下かどうか、という点なので、「周囲に大量に存在する窒素ガスや大気中の水分をイオン化」とある点から b が ①に対応します。

以上より、a ②、b ①、c ④、d ③です。

この問題の学習をきっかけとして、それぞれのイオン化法の原理を聞かれた時に２～３行で記述できるように復習しておくとよいと思います。

次の図はある物質(分子式C₁₇H₃₄O₂)のマススペクトル(模式図)である。基準ピーク及び同位体ピークについてそれぞれの番号を記せ。ただし原子量は H = 1、C = 12、O = 16 とする。

　解 説　　　　　

マススペクトルにおける「基準ピーク」とは、スペクトルの中で一番大きいピークのことです。従って本問では明らかに ③ の 74 のピークとなります。

次に「同位体ピーク」とは、例えば炭素の同位体である ¹³C を含む分子のピークのことです。ある分子量のピークの隣に、分子量が＋１されたピークとして表れるものが代表例です。本問では ⑦ の隣の ⑧ がちょうど分子量が１増えています。

以上より
基準ピーク・・・③
同位体ピーク・・・⑧ です。

Enzyme-Linked Immunosorbent Assay 及び 原子吸光分析法について原理をそれぞれ５行程度で説明せよ。

　解 説　　　　　

回答例）

・抗原ー抗体反応により特異的に抗原を捕捉し、酵素を結合させた抗体を用いて酵素反応に基づく発色・発光をシグナルに用いる測定方法のことである。抗原抗体反応の組合せによって、直接法、間接法、サンドイッチ法、競合法などに分類される。感染微生物抗原の検出・定量等に用いられ、ELISA 法と略される。

・試料を高温中で原子化した後に、光を通過させて吸収スペクトルを測定することにより原子を検出する。測定対象の原子に対応した光源が用いられ、非常に高感度な測定が可能である。吸光度と原子濃度の間には、ランバート・ベールの法則が成り立つため、吸光度が濃度に比例する。工場排水などの水溶液中に含まれる微量元素の検出などに用いられる。

多糖類に関する記述 ①～⑤ について、妥当なものには○を、妥当でないものには×をそれぞれ記せ。

① アミロースとアミロペクチンはデンプンの構成成分である。

② グリコーゲンは植物の貯蔵多糖である。

③ ヒアルロン酸やコンドロイチン硫酸はムコ多糖である。

④ 寒天の主成分はアガロースとアガロペクチンである。

⑤ グルコマンナンはコンニャクイモの主成分である。

　解 説　　　　　

①は、正しい記述です。
デンプンは、グルコースを構成単位として重合した高分子の一種です。アミロースとは、グルコースが枝分かれせず（１－６結合することなく）つながった高分子のことです。デンプンの一部分がアミロースです。一方、アミロペクチンは、途中で枝分かれした部分もある高分子です。

②ですが
グリコーゲンは「動物」の貯蔵多糖です。植物の貯蔵多糖の代表例がデンプンです。

③は、正しい記述です。
ムコとは粘膜の粘着性物質　に由来する言葉です。「ねばねばした」ぐらいのイメージをもっておけばよいと思います。ムコ多糖とは、アミノ糖を含む多糖類の総称です。ヒアルロン酸の構造を例として以下に示します。赤丸部分が、水酸基（OH基）がアミノ基（Nー）で置換されています。

④は、正しい記述です。
アガロースは中性の多糖類です。アガロペクチンは、アガロース以外の多糖類です。アガロースと同じ結合形式をしていますが、部分的に硫酸エステル、メトキシル基、ピルビン酸基、カルボキシル基を含む、イオン性の多糖類です。

⑤は、正しい記述です。
マンナンが、マンノースを主な構成単位とする多糖の総称です。グルコマンナンは、グルコースとマンノースを含む多糖類です。たまに枝分かれし、部分的にアセチル化されていたりします。

以上より、①◯、②☓、③◯、④◯、⑤◯です。

食品と香り成分の組合せ ①～⑤ について、妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

食品　香り成分
① 魚　ジアセチル
② オレンジ　シトラール
③ ニンニク　1-オクテン-3-オール
④ バナナ　酢酸イソアミル
⑤ ハッカ　バニリン

　解 説　　　　　

①ですが
ジアセチルは、バター、チーズ様の香り成分です。魚臭の代表的原因成分はトリメチルアミンです。

②は、正しい記述です。
シトラールはレモン臭の香り成分です。ゲラニアールとネラールという、シストランス異性体をあわせて指す名前です。オレンジにも含まれます。オレンジの代表的香り成分として他にリモネンなどがあります。

③ですが
１ーオクテンー３ーオールは、別名マツタケオールです。マツタケなどの香り成分の一種です。ニンニクの代表的香り成分といえばアリシンです。

④は、正しい記述です。
酢酸イソアミルはカルボン酸の一種です。バナナ、メロン様の香り成分の一種です。

⑤ですが
ハッカの香り成分はメントールです。バニリンは、名前からもわかるようにバニラの香り成分の一種です。

以上より、①☓、②◯、③☓、④◯、⑤☓です。

カロテノイド色素とその色、含まれている食品の組合せ ①～⑤ について、妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

カロテノイド色素　色　食品
① アスタキサンチン　赤色　エビ
② フコキサンチン　青色　ワカメ
③ ルテイン　黄橙色　リンゴ
④ リコピン　赤色　ニンジン
⑤ β-カロテン　黄橙色　カボチャ

　解 説　　　　　

まず、カロテノイドとは、赤、黄色、橙色などを示す天然色素の一群の総称です。基本骨格として、８個のイソプレン単位が結合してできた C₄₀H₅₆ を持ちます。

①は、正しい組合せです。
アスタキサンチンは、甲殻類（エビ、カニなど）に含まれる赤色色素です。

②ですが
フコキサンチンは藻類（ワカメ等）に含まれます。色が「赤色」です。

③ですが
ルテインは、黄色、緑黄色野菜等に含まれます。眼病予防等の効果が期待できる成分としてサプリメントなどで見かけたことがあるのではないでしょうか。「リンゴ」は妥当ではないと考えられます。

④ですが
リコピンを多く含むニンジンとして、京人参(金時人参)と西洋人参を掛け合わせたリコピンニンジンが知られています。このような特殊な指定がないため、ニンジンにはリコピンは含まれないと考えてよいです。リコピンを多く含む食品といえば、トマトなどがあります。

⑤は、正しい組合せです。
ニンジン、ほうれん草、ピーマンなどにも多く含まれています。

以上より、①◯、②☓、③☓、④×、⑤◯　です。