次の記述 ①～④ 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　濃度が既知の水酸化ナトリウム水溶液を用いて，濃度が未知の酢酸水溶液の濃度を測定するために適した指示薬はメチルオレンジである。

②　酸と塩基の中和滴定における当量点のpH は必ず7 となる。

③　硫酸と水酸化ナトリウムがモル比（物質量比）1：2 で反応してできる塩は酸性塩である。

④　銀イオンを含む溶液に塩化物イオンを加えると沈殿が生じる。

　解 説　　　　　

①ですが
弱酸と強塩基の中和なので、塩基側に変色域がある「フェノールフタレイン」等を用います。メチルオレンジは酸性側に変色域があり、妥当ではないと考えられます。

②ですが
例えば弱酸と強塩基の中和などでは、当量点の pH は 7 にはなりません。妥当ではありません。

③ですが
酸性塩とは「塩に、酸由来の H が残っている塩」です。注意すべき点としては、塩を水に溶かした時の液性とは関係ないという点です。記述において H₂SO₄ と NaOH のモル比 1：2 でできる塩とは Na₂SO₄ と考えられます。H は残っていないため、酸性塩ではありません。妥当ではありません。

④は妥当と考えられます。
AgCl の白色沈殿が生じます。

以上より、①☓、②☓、③☓、④◯です。

カルシウムイオン（Ca²⁺）を1 L 中 500 mg 含むカルシウム標準溶液を，乾燥した炭酸カルシウム（CaCO₃）を用いて調製したい。このカルシウム標準溶液を 100 mL 調製するために水に溶解させる CaCO₃ は何g か。ただし，CaCO₃ は水に溶解したとき完全にイオン化するものとし，また原子量は Ca= 40，C=12，O =16 とする。

　解 説　　　　　

標準溶液 1L(=1000mL) 中に Ca²⁺ 500mg 含むので、標準溶液「100mL」の中には、Ca²⁺ が 50mg 含まれるとわかります。そのために、CaCO₃ を何g 量りとればよいかという問題です。

CaCO₃ は完全にイオン化するとあります。CaCO₃ の分子量は 40 + 12 + 16×3 = 100 です。従って、CaCO₃ 1g をとって、水に溶かすと Ca²⁺ イオンは 1 × 40/100 = 0.4g = 400mg 含まれることになります。

以上をふまえれば、必要な CaCO₃ の量を x(g) とおくと、「CaCO₃ 1g で、Ca²⁺ 400mg」→「CaCO₃ x(g) で Ca²⁺ 50mg」 なので 「1：400 = x：50」 です。400x = 50 となるため、x = 1/8 = 0.125 g です。

有効数字を考慮して以下の計算をせよ。

①　1. 2 × 0. 355
②　6. 30 + 5. 222
③　0. 50 ÷  3. 20

　解 説　　　　　

① 1.2 →有効数字 2 桁、0.355→有効数字 3 桁
1.2 × 0.355 = 0.426 です。答えを最も小さい有効数字の桁に丸めます。従って、0.43 です。

② 6.30 →有効数字 3 桁、有効桁位が 小数 第 2 位 です。5.222 →有効数字 4 桁、有効桁位が小数第 3 位です。
6.30 + 5.222 = 11.522 です。最も大きい有効桁位まで丸めます。従って、11.52 です。

③ 0.50 →有効数字 2 桁、3.20 →有効数字 3 桁
0.50 ÷ 3.20 = 0.15625 です。答えを最も小さい有効数字の桁に丸めます。従って、0.16 です。

類題 H29No1Ⅰ(2)

吸光分析に関する以下の問いに答えよ。

⑴　紫外可視分光法に関する次の記述のⒶ～Ⓘ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。

「紫外可視光の波長は200 nm～ Ⓐ nm の範囲にあり，この範囲のエネルギーは電子準位のエネルギー差と同程度であるため，紫外線又は可視光線を物質に照射すると，物質は，光を吸収し，エネルギー状態の最も低いⒷ 状態から，よりエネルギー状態の高いⒸ 状態にⒹ する。

紫外可視分光光度計では，光源から発せられた紫外可視光を，試料の入ったセルに通過させ，その光量を検出器で測定する。光源の光は連続した波長成分を含むため，回折格子又はプリズムにより分光し，スリットに通すことで，測定に必要な単波長の光を取り出す。この装置をⒺ という。検出器にはⒻ が広く用いられ，検出器に入った光は電流として信号が取り出される。

紫外可視分光法によるⒼ では，目的化合物の紫外可視スペクトルを測定し，Ⓗ と吸収係数を求め，既存のデータベースなどと比較し同定する。Ⓘ では，まず目的化合物を既知量含む試料について一定波長（ Ⓗ であることが多い）で紫外可視吸収を測定して吸光度を求め，検量線を描く。次に測定したい試料の吸光度から，濃度を求める。」

＜語群＞
①蛍光波長，②吸収極大波長，③イメージングプレート，④光電子増倍管，⑤励起，⑥遷移，⑦基底，⑧モノクロメーター，⑨ゴニオメーター，⑩定性分析，⑪定量分析，⑫350，⑬700

　解 説　　　　　

紫外→100～400、可視→400～750 程度　等と言われます。語群をふまえて考えれば、紫外可視光の波長は 200～「700」 nm と考えられます。 エネルギー状態の最も低い状態は「基底状態」です。紫外線を吸収すると「励起状態」に「遷移」します。

紫外可視分光光度計において、分光計を別名「モノクロメーター」と呼びます。検出器には「光電子増倍管」などが用いられます。

定性分析では、吸収極大波長、吸収係数などから物質を同定します。定量分析では、既知量含む試料を用いて、一定波長で紫外可視吸収を測定して吸光度を求め、検量線を描きます。

ちなみに、イメージングプレートは X 線計測器で、感度がとてもよいものです。ゴニオメーターは測角器とも呼ばれます。X 線回折装置の本体部分です。

以上より
A 700 ⑬
B  基底 ⑦
C 励起 ⑤
D 遷移 ⑥
E モノクロメーター ⑧
F 光電子増倍管 ④
G 定性分析 ⑩
H 吸収極大波長 ②
I 定量分析 ⑪　です。

紫外可視分光法により河川水の鉄（Ⅱ）イオン（Fe²⁺)濃度を求めたい。Fe²⁺ を含む水溶液は、フェナントロリン（C₁₂H₈N₂）を加えると、キレートを生成し赤色を呈する。

紫外可視分光光度計を用いて、ある波長における透過率を Fe²⁺ の濃度を変えて測定したところ表のデータを得た。ある河川の水を採取し、同様の操作をして透過率を測定したところ、67 ％ であった。

この河川水に含まれる Fe²⁺ の濃度〔μg/cm³〕を求めよ。ただし、ブランク溶液の透過率は 100 ％ とし、log₁₀ 0.38 = ー0.42、log₁₀ 0.52 = ー0.28、log₁₀ 0.67 = ー0.17、log₁₀ 0.72 = ー0.14 とする。

　解 説　　　　　

吸光度を A 、透過率を T とすれば A = -log₁₀T です。これは基礎知識です。これをふまえると Fe²⁺ 濃度が 0.60,1.2,1.8 の時それぞれ吸光度は 0.14,0.28,0.42 となります。きれいな比例関係にあります。河川水を採取し、透過率が 67% なので、吸光度は 0.17 です。さて、Fe²⁺ 濃度は なんでしょう？という問題になります。

Fe²⁺ 濃度が 0.60 増えると 吸光度が 0.14 上がっています。求める濃度を x(μg/cm³) とおけば、x の時 0.17 なので 0.60：0.14 = x：0.17 です。従って 0.14x = 0.102 です。∴x = 0.728… となります。有効数値２桁で丸めれば 0.73 です。

IR吸収スペクトルの原理と得られる情報について簡潔に説明せよ。

　解 説　　　　　

解答例）
IR吸収スペクトルの原理は、赤外領域の光を試料に照射すると、分子を構成する原子核間の振動状態の変化に伴う吸収が見られるというものである。一般的に横軸に波数、縦軸に透過率や吸光度をとったグラフが結果として得られる。特徴的な波数における吸収が見られると、固有の官能基があるとわかる。代表的な情報として、3600~3200 cm^-1 における幅広い吸収は OH 基、1700cm^-1 付近の吸収が C=O 基 の存在を示す。

具体的な化合物の IR による区別について
参考）H27No1Ⅱ(2)

Ⅲ
⑴　質量分析法に関する記述①，②，③のうち，妥当なもののみを全て選んでその番号を記せ。

①　分子量を測定することができる。
②　高分解能マススペクトルでは分子の元素組成を明らかにすることができる。
③　SIM 測定は，全成分から生成したイオンを測定する方法であり，クロマトグラムの各ピークのマススペクトルを得ることができる。

⑵　植物等の有機物試料中に含まれる金属元素を分析する場合，有機物マトリックスを除去する必要がある。その方法には乾式灰化と湿式分解がある。それぞれの方法を簡潔に説明せよ。

　解 説　　　　　

(1)
①は、妥当な記述です。
分子量を測定することができます。

②は、妥当な記述です。
高分解能であれば非常に細かい原子量の違いまでわかるため、元素組成を明らかにすることができます。

③ですが
SIMとは Secondary Ion Mass の略です。試料表面に一次イオンを照射→様々な粒子が放出される→放出されるイオン（二次イオン）を検出して試料中の成分を分析する　という手法です。破壊分析の一種です。「クロマトグラムの各ピークのマススペクトルを得る」ことはできないと考えられます。

妥当なものは ①、②です。

(2)
有機物の分解を目的に行われるのが、灰化法です。試料を酸化させます。乾式灰化とは、「空気中で燃焼させる方法」です。湿式灰化とは、「過塩素酸等を用いて酸化させる方法」です。

タンパク質を構成しない主なアミノ酸及びアミノ酸誘導体とその説明の組合せ 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。

　解 説　　　　　

①は妥当な組み合わせと思われます。
尿素回路では、まずアンモニアから合成されたカルバモイルリン酸がオルニチンと反応してシトルリンとなります。「オルニチン＋カルバモイルリン酸→シトルリン」です。シトルリンがさらに中間体を経てアルギニンとなります。「シトルリン→・・・→アルギニン」です。そして、アルギニンがアルギナーゼによって尿素とオルニチンに分解されます。「アルギニン→オルニチン＋尿素」です。

②ですが
クレアチンは筋肉におけるエネルギー貯蔵を担う有機酸の一種です。尿素回路における中間体ではありません。よって②は妥当な組み合わせではありません。

③ですが
βーアラニンは、カルボキシル基から見てβ位にアミノ基がある、αーアラニンの構造異性体です。αーアラニンと違い、不斉炭素を有しません。「天然に存在する唯一の」は言い過ぎで、妥当でないと考えられます。

④は、妥当な組み合わせです。
GABAです。

⑤は、妥当な組み合わせです。
アリインが、臭いのあるアリシンの前駆物質です。

以上より
①◯、②☓、③☓、④◯、⑤◯ と考えられます。

食品成分の反応に関する記述 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　アミノ・カルボニル反応（メイラード反応）は，温度が低いほど，反応が速やかに進む。

②　アミノ・カルボニル反応（メイラード反応）によって生成する褐色物質はメラノイジンである。

③　メラノイジンには高い抗酸化作用が認められている。

④　ストレッカー分解により生成するピラジン化合物は加熱香気の成分である。

⑤　ポリフェノールオキシダーゼによる褐変反応を利用した食品として緑茶が挙げられる。

　解 説　　　　　

①ですが
反応が速やかに進む温度が存在します。「低いほど」ではありません。

②は妥当な記述です。
褐色高分子メラノイジンです。

③は妥当な記述です。
味噌の抗酸化作用などで知られています。

④は妥当な記述です。

⑤ですが
緑茶ではなく紅茶が妥当と考えられます。

以上より、①☓、②◯、③◯、④◯、⑤☓　です。
類題）H28No2Ⅰ(2)

作物とその主な香気成分の組合せ 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。

　解 説　　　　　

①は妥当な組み合わせです。

②、③ですが
レモンの香気成分はシトラールなどです。②の主な香気成分はぶどうの香気成分です。

④、⑤は妥当な組み合わせです。
トランスー2ーシスー6ーノナジエノールは「きゅうりアルコール」とも呼ばれます。

以上より、①◯、②☓、③☓、④◯、⑤◯　です。

類題 H26No2Ⅰ(2)