分子間相互作用に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. クーロン力は電荷間距離の2乗に反比例する。
2. 分散力は分子間にはたらく反発力である。
3. 水中における界面活性剤のミセル形成はイオン結合による。
4. 疎水性相互作用は水溶液中のタンパク質の高次構造の形成及び安定化に寄与している。
5. 核酸塩基対は配位結合により形成される。

　解 説　　　　　

選択肢 1,4 を正しく判断したい問題です。

選択肢 1 は妥当です。
クーロン力について F = kQ₁Q₂/r² と表されます。クーロンの法則です。

選択肢 2 ですが
分散力は、無極性分子において、電子分布の揺らぎに伴う、一時的な電気双極子間の相互作用により生じる力です。例としては、He 原子間における相互作用が挙げられます。双極子なので「引力」です。反発力ではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
ミセル形成は疎水性相互作用によります。「イオン結合」ではありません。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
疎水性相互作用に関する記述です。

選択肢 5 ですが
核酸とは、DNA や RNA のことです。核酸は「糖＋リン酸＋塩基」で構成されます。DNA であれば塩基は A,T,G,C の 4 つです。A と T、G と C の間に水素結合が形成されて塩基対を形成します。「配位結合により形成」ではありません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 1,4 です。

参考　分子間相互作用
https://yaku-tik.com/yakugaku/bk-1-2-1/

状態関数に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 状態関数の変化量は系の変化の経路に依存する。
2. 示量性状態関数においては加成性が成立する。
3. 示強性状態関数は物質量に依存する。
4. 体積は示量性状態関数である。
5. エントロピーは示強性状態関数である。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
状態関数とは、系の状態が定まると、反応経路によらず一義的に定まる物理量のことです。「系の変化の経路に依存する」わけではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
示量性状態関数とは、物質量に依存する量です。イメージとしては「物が多くなった時に増える量」のことです。体積や質量が代表的な例となります。

加成性とは、単純な足し算が成立する性質のことです。体積 1L と 体積 2L を合わせれば体積 1 + 2 = 3 L となる性質が具体例です。

選択肢 3 ですが
示強性状態関数とは、物質量に無関係な量です。イメージとしては「物が多くなっても変わらない量」です。別の表現をすると、「全く同じ条件の系を２つ考えて、１つに合わせたり、１つの系を半分ずつに分けてそのうち１つに注目したりした時に変化しない」ような量です。温度、密度などが代表例です。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
体積は、代表的示量性状態関数です。

選択肢 5 ですが
エントロピーは示量性です。他には、自由エネルギー、エンタルピー、内部エネルギーも同様に示量性です。「示強性」ではありません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,4 です。

類題 101 – 3
https://yaku-tik.com/yakugaku/101-003/

次の記述は、日本薬局方メフェナム酸の純度試験中の類縁物質に関するものである。

本品 0.10 g をクロロホルム／メタノール混液 (3：1) 5 mL に溶かし、試料溶液とする。この液 1 mL を正確に量り、クロロホルム／メタノール混液 (3：1) を加えて正確に 200 mL とする。この液 10 mL を正確に量り、クロロホルム／メタノール混液 (3：1) を加えて正確に 50 mL とし、標準溶液とする。

これらの液につき、薄層クロマトグラフィー(薄層板に蛍光剤を含む)により試験を行う。

試料溶液及び標準溶液 25 μL ずつを薄層板にスポットし、展開後風乾した薄層板に紫外線 (主波長 254 nm) を照射するとき、試料溶液から得た主スポット以外のスポットは、標準溶液から得たスポットより濃くない。

類縁物質の混入が許容される限度値はどれか。1 つ選べ。

1. 0.1%
2. 0.2%
3. 1.0%
4. 2.0%
5. 2.5%

　解 説　　　　　

何に注目すればいいかわからず、とまどった人も多かったと思います。本番では時間をとりすぎてはいけない問題という印象です。以下、クロロホルム／メタノール混液（ 3：1 ）を「溶媒」と記述します。

メフェナム酸 0.1g を溶媒 5 mL に溶かしたものが試料溶液です。この中にメフェナム酸以外の不純物 (類縁物質) も含まれているという状況です。不純物混入の許容限度は 何 % か問われています。例えば 1.0 % 許容されるのであれば、メフェナム酸 0.1 g 中 0.001 g が不純物ということです。

標準溶液を作るために、2 つ操作を行っています。

操作 1：試料溶液 5mL から 1mL 取り出して、溶媒加えて 200mL にする。溶液 1 と名付けます。溶液 1 には 0.1 ÷ 5 = 0.02g のメフェナム酸が含まれます。

操作 2：200 mL 溶液 1 から 10 mL 取り出して、溶媒加えて 50 mL にしています。これが標準溶液です。標準溶液には 0.02 ÷ 20 = 0.001g のメフェナム酸が含まれます。

ここまでまとめると、以下のように表せます。 

試料溶液と標準溶液から 25 μL ずつ取り出して薄層クロマトグラフィーにかけます。以下のようなスポットを得ます。

「標準溶液から得るスポット」は「メフェナム酸と対応するスポット」です。(これを試験中に数分ですぐイメージするのは難しいと思います)。なぜなら、不純物は元々少なく、それが操作 1,2 でさらに相当希釈されているため、不純物のスポットは見えなくなるからです。

メフェナム酸の濃度は 0.001g/50mL です。試料溶液と比較しやすいように、5mL 中の濃度になおしておくと 0.0001g/5mL…(1) です。

「試料溶液から得た主スポット以外のスポット」は、不純物由来のスポットです。不純物が類縁物なので、ほぼ分子量が変わらないと考えてよいです。

選択肢 1 が正解と仮定します。
不純物が 0.1 % 含まれる時、試料溶液中に不純物は 0.1g × 0.001 = 0.0001g 含まれます。溶液 5mL なので、不純物の濃度は 0.0001g/5mL…(2) です。

(1) = (2) なので、スポットの濃さもほぼ同じです。従って、限度値は 不純物 0.1% とわかります。

以上より、正解は 1 です。

ある 2 価の金属イオン M^2＋ の 0.01 mol/L 水溶液の pH を上げていくと難溶性塩 M(OH)₂ が沈殿する。この沈殿が生成し始める pH に最も近い値はどれか。1 つ選べ。

ただし、M(OH)₂ の溶解度積 K_sp ＝ 2.0×10^－20 (mol/L)³、水のイオン積 K_w ＝ [H^＋][OH^－] ＝ 1.0×10^－14 (mol/L)²、log2＝0.30 とし、ヒドロキソ錯体の生成などの副反応は起こらず、水溶液の温度と体積は変化しないものとする。

1. 3
2. 5
3. 7
4. 9
5. 11

　解 説　　　　　

溶解度積が出てきたら「溶解度積 → 溶解度を求める」という流れが基本です。しかし本問では、金属イオンの水溶液なので、M²⁺ については 難溶性の塩が多少できても 濃度に変化がありません。また、水溶液中なので pH によって [OH-] の濃度は決まるため、[OH-] についても 難溶性の塩が多少できても変化ないです。つまり、溶解度がわかっても特に意味がないと考えられます。

溶解度積の定義がポイントです。
K_SP = [M²⁺][OH^–]² です。

左辺に 2.0 × 10^-20、右辺の [M²⁺] に 0.01 を代入すれば
[OH^–]² = 2.0 × 10^-18 です。
[OH-] = √2 × 10^-9 とわかります。

[H⁺][OH^–] = 1.0 × 10^-14 より
[H⁺] = 1/√2 × 10^-5 です。

pH = -log₁₀[H⁺] なので
選択肢から pH = 5 が妥当とかんがえられます。


※ log₁₀2 = 0.30 よりきちんと計算してもかまいません。
-log₁₀(1/√2 × 10^-5)
=-(log₁₀1/√2 + log₁₀10^-5)
=-(- 1/2 × log₁₀2 + ( – 5) )
= 5 + 0.15
= 5.15 となります。

以上より、正解は 2 です。

類題 97-3 溶解度積と溶解度の関係
https://yaku-tik.com/yakugaku/97-003/

参考　分析化学まとめ　沈殿平衡 (溶解度と溶解度積)
https://yaku-tik.com/yakugaku/bs-1-2-2/

図はある蛍光物質の励起スペクトルと蛍光スペクトルである。

この励起スペクトルの極大波長 (励起波長) が λ₁、蛍光スペクトルの極大波長 (蛍光波長) が λ₂ であるとすると、この蛍光物質の励起波長の光のエネルギーと蛍光波長の光のエネルギーとの間のエネルギー差を求める式はどれか。1 つ選べ。

ただし、プランク定数は h、光速度は c とする。

　解 説　　　　　

【解法１】
プランクの式：E = hν = hc/λ が、この分野の基礎知識です。(薬剤師国家試験では頻出ではありません、そのため、この知識をおさえてなかった人が多いと思われます。)

波長が小さい方がエネルギーは大きいので hc/λ₂ から hc/λ₁ を引けばエネルギーの差がわかります。hc(1/λ₂ ー 1/λ₁) です。分母を通分して形を合わせると、正解は 1 です。

【解法２：プランクの式を知らなかった人の推測法】
プランク定数は、約 6.6 × 10^-34 です。光子の持つ、とびとびの（量子的）エネルギーの値を定義づける比例定数です。「すごく小さい、量子とかの話で出てくる数！」です。(参考 101-5 https://yaku-tik.com/yakugaku/101-005/ )

比例定数なので、エネルギーは プランク定数の何倍かで表されます。すると、エネルギー差もプランク定数の何倍かです。つまり、h は分子です。正解は 1 or 2 です。

また、c は光速度なのでとても大きい数です。とても大きい数が分母だと、プランク定数がすごく小さい数で、さらにそれを とても大きい数で割ることになります。するともうとんでもなく小さすぎる数になってしまうと考えられるため、とても大きい数である c は分母が妥当です。

以上より、正解は 1 です。

類題 国家総合職 R4 no25
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-r4-25/

熱容量に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

ただし、V は体積、p は圧力、T は絶対温度、H はエンタルピー、R は気体定数、C_V は定容熱容量、C_V,m は定容モル熱容量、C_p,m は定圧モル熱容量である。

1. モル熱容量は 1 mol の物質の温度を 1 K 上昇させるのに必要な熱である。
2. 熱容量の単位は J・K である。
3. C_V は、C_V＝ dH/dT により求められる。
4. 理想気体では、C_V,m＜C_p,mである。
5. 理想気体のC_V,mは、R/2である。

　解 説　　　　　

熱容量とは、物体の温度を 1℃ 高めるのに必要な熱量のことです。

選択肢 1 は妥当です。
モル熱容量についての記述です

選択肢 2 ですが
熱容量の単位は J/K です。J・K ではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
Cv = dU/dT です。dH/dT ではありません。選択肢 3 は誤りです。これは判断できなかった選択肢ではないかと思われます。

選択肢 4 は妥当です。
Cv < Cp です。

選択肢 5 ですが
理想気体単原子分子において「Cv – Cp = R」、Cv = 5R/2、Cp = 3R/2 です。

以上より、正解は 1,4 です。

参考　物理化学まとめ　定容熱容量、定圧熱容量
https://yaku-tik.com/yakugaku/bk-2-2-4/

確認試験と検出される医薬品の組合せのうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
塩化鉄（Ⅲ）試液で呈色ときたら「フェノール性 OH」です。選択肢 1 の医薬品には フェノール性 OH はありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
フェーリング試薬ときたら「アルデヒドまたは α – ヒドロキシルケトン」です。選択肢 2 の医薬品には見られない官能基です。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
ヒドラジン誘導体 → アルデヒドもしくはケトン です。

選択肢 4 ですが
ニンヒドリンはアミノ酸またはイミノ酸に用います。選択肢 4 の医薬品は単糖です。アミノ酸またはイミノ酸ではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
芳香族アミンの津田試薬によるカップリング呈色反応です。

以上より、正解は 3,5 です。

参考 有機化学まとめ　官能基の定性試験
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-3-1-2/

日本薬局方ヨードチンキの定量に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

(1)　ヨウ素　本品 5 mL を正確に量り、_アヨウ化カリウム0.5 g、水 20 mL 及び希塩酸 1 mL を加え、0.1 mol/L チオ硫酸ナトリウム液で滴定する (指示薬：_イデンプン試液2mL)。

• 0.1 mol/L チオ硫酸ナトリウム液 1 mL＝12.69 mg I

(2)　ヨウ化カリウム　本品 5 mL を正確に量り、ヨウ素瓶に入れ、水 20 mL、塩酸 50 mL 及びクロロホルム 5 mL を加えて室温に冷却し、_ウクロロホルム層の赤紫色が消えるまで激しく振り混ぜながら、0.05 mol/L ヨウ素酸カリウム液で滴定する。クロロホルム層の色が消えた後、5 分間放置して再び着色するときは更に滴定を続ける。

ここに得た 0.05 mol/L ヨウ素酸カリウム液の消費量 a mLと (1) の滴定に要した 0.1 mol/L チオ硫酸ナトリウム液の消費量_エb mLから次の式によってヨウ化カリウム (KI) の量 (mg) を求める。

• ヨウ化カリウム (KI) の量 (mg) ＝ 16.60 × [ オ ]
  
  

1. 下線部 ア の物質を加えるのは、ヨウ素とチオ硫酸ナトリウムの反応を促進させるためである。
2. 下線部 イ の溶液は滴定直前に被滴定液に添加する。
3. 下線部 ウ はヨウ素の色である。
4. 本品 5 mL を量り、上記に従い、0.1 mol/L チオ硫酸ナトリウム液 (ファクター1.000) で滴定したとき、下線部 エ が 23.60 mL とすると、ヨウ素 (I) の含量は 6.0 w/v% である。
5. 空欄 [ オ ] に入れるべき式は (a－b) である。ただし、(2) の反応は次のとおりである。
   

　解 説　　　　　

ヨードチンキは、ヨウ素 (I₂)、ヨウ化カリウム (KI)、エタノール (C₂H₅OH) を含む水溶液です。

選択肢 1 ですが
ヨウ素は水に溶けにくく、ヨウ化カリウム水溶液には溶けやすいという性質があります。ヨウ素の定量においてヨウ化カリウムを加えるのは、ヨウ素を水に溶かすためです。「ヨウ素とチオ硫酸ナトリウムの反応を促進させるため」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
指示薬のデンプン試液は、滴定終点付近で加えます。「滴定直前」ではありません。加水分解してしまう、デンプンに包摂されるヨウ素が多くなってしまい正確性への影響が大きくなる、ヨウ素が多い時に入れると濃くなりすぎて終点を過ぎやすいといった理由があります。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
ヨウ素の色です。

選択肢 4 は妥当です。
問題文にある「0.1 mol/L チオ硫酸ナトリウム液 1 mL = 12.69 mg I」より、滴定に用いた 23.60 mL と対応するのは 12.69 × 23.60 ≒ 300 mg の I (ヨウ素) です。

1 w/v % は「100 mL 中に 1g」です。5 mL 中に 300 mg のヨウ素が入っているのであれば、20 倍して 「100 mL で 6g」です。つまり 6.0 w/v % となります。

選択肢 5 ですが
（２）の反応式から、ヨウ素酸カリウム 1mol は 2 mol のヨウ素、及び 2 mol の ヨウ化カリウムと反応するとわかります。

使用した 0.05 mol/L のヨウ素酸カリウム a mL には、「0.05 × a mmol のヨウ素酸カリウム」・・・(3) が含まれます。反応したヨウ素 (I₂) とヨウ化カリウム (KI) の 物質量の和は (3) の 2 倍です。つまり (0.1 × a) mmol です。これから反応したヨウ素の量を引けば、ヨウ化カリウムの量がわかります。

0.1 mol/L チオ硫酸ナトリウム 1 mL に対して I が 12.69 mg つまり、0.1 mmol 反応します。すると反応する「I₂」は 0.05 mmol です。チオ硫酸ナトリウムが b mL になれば、反応する I₂ の量は 0.05 b mmol です。従って、(0.1a – 0.05b) mmol がヨウ化カリウムの物質量です。

KI の分子量が 166 なので、求めるヨウ化カリウムの量 (mg) は (0.1a – 0.05b) × 166 = (a – 0.5b) × 16.6 mg です。従って、空欄 オ は (a – 0.5b) が妥当です。(a – b) ではありません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 3,4 です。  

光の性質に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 光が臨界角より小さい入射角で入射すると、すべての光は境界面で全反射する。
2. ある媒質から真空中に入射する光の屈折率を絶対屈折率という。
3. 自然光を偏光板に通すと、特定の方向に振動面をもつ楕円偏光を取り出せる。
4. 光が物質に当たったときに四方八方へ進行方向が散らばる現象を散乱という。
5. 2つの光は位相が一致すると干渉して強め合う。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
臨界角「以上」の入射角で全反射します。「臨界角より小さい入射角」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
光が「真空から」ある媒質に入射するとき屈折率が絶対屈折率です。「ある物質から」真空中に入射するときではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
自然光を偏光板に入れて得られるのは、一平面内で振動する光である「平面偏光」です。平面偏光は、同じ大きさの振動数をもった右円偏光と左円偏光のベクトル和で表されます。

この平面偏光を、左右円偏光に対する吸収率が異なる媒質に吸収させることで、平面偏光は楕円偏光になります。「自然光を偏光板に通すと、特定の方向に振動面をもつ楕円偏光を取り出せる」わけではありません。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
光の散乱についての記述です。

選択肢 5 は妥当です。
光の干渉に関する記述です。

以上より、正解は 4,5 です。

類題 101-095 光の性質
https://yaku-tik.com/yakugaku/101-095/

ガスクロマトグラフィーに関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 電子捕獲検出器は、主にC-H結合を有する有機化合物の検出に用いられる。
2. 定量には内標準法が用いられるが、絶対検量線法は用いられない。
3. 難揮発性物質の誘導体化の1つにトリメチルシリル化がある。
4. カラム恒温槽の温度をある温度から一定速度で上昇させると、上昇させない場合と比較して分離時間が長くなる。
5. 電子イオン化及び化学イオン化はガスクロマトグラフィー／質量分析法のイオン化法に用いられる。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
電子捕獲検出器は、ハロゲンに有効です。ダイオキシン検出や、有機水銀を塩素化した上での検出に使用されます。「主に C – H 結合を有する有機化合物の検出」に用いられるのは、水素炎イオン化検出器です。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
ガスクロマトグラフィーの定量方法としてよく使われるのが「絶対検量線法」と「内部標準法」の 2 種類です。「絶対検量線法」が用いられないわけではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
難揮発性物質の代表的な誘導体化であるトリメチルシリル化についての記述です。

選択肢 4 ですが
温度を上げるとガスの流速が大きくなり、より速く分離されるため「分離時間は短くなる」と考えられます。分離時間が長くなるわけではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
質量分析法におけるイオン化法についての記述です。

以上より、正解は 3,5 です。

参考　
分析化学まとめ　クロマトグラフィーで用いられる代表的な検出法と装置
https://yaku-tik.com/yakugaku/bs-2-5-2/

有機化学まとめ　イオン化法
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-4-5-2/