令和03年度 第106回 薬剤師国家試験問題
一般 理論問題 - 問 100

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問 100  正答率 : 59.9%

 国家試験問題

国家試験問題
以下の図と文章は、化学吸着における単分子層形成を表すラングミュアの吸着等温式（式1）の誘導についてのものである。文章中の  　ア　  及び  　イ　  にあてはまる式の正しい組合せはどれか。１つ選べ。

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吸着質の濃度をC、吸着媒の吸着サイトの全数をΓ∞、吸着質が占有している吸着サイトの数をΓとする。上図では、Γ∞＝10、Γ＝5の場合を示す。吸着媒に対する吸着質の吸着過程の速度定数をk1、脱着過程の速度定数をk−1とし、吸着平衡が成立していれば、吸着速度と脱着速度は等しいから、 　ア　  の関係が成り立つ。 　ア　  を変形すると、式1が得られる。ただし、K＝  　イ　  であり、この値は吸着質と吸着媒の親和性を表し、大きいほど親和性が高い。

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解答　５

ラングミュアの吸着等温式は、吸着媒に対する吸着質の吸着速度と脱着速度が等しい吸着平衡が成り立つ場合に成立する。
吸着媒に対する吸着質の吸着速度は、吸着質の濃度Cと空の吸着サイト数Γ∞−Γに比例するため①式で表すことができる。
吸着速度＝k1C（Γ∞－Γ）…①
また、脱着速度は、吸着質が占有している吸着サイト数Γに比例するため②式で表すことができる。
脱着速度＝k−1Γ…②
吸着平衡時では、吸着速度と脱着速度が等しくなるため、①式と②式を結合すると③式となる。
k1C（Γ∞－Γ）＝k−1Γ…③
したがって、 　ア　  には、k1C（Γ∞－Γ）＝k−1Γがあてはまる。
また、吸着定数Kは、吸着質と吸着媒の親和性を表し、大きいほど親和性が高いことから吸着過程の速度定数k1と比例するため④式で表すことができる。
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したがって、 　イ　  には、
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があてはまる。

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