物理のまとめ

このカテゴリーでは、物理に関わるものを見ていきます。と言いましても、初回は化学寄りな内容で、分子間相互作用です。まず結合は以下の図のように分けられます。化学結合は結合力が大きいのに対して、分子間相互作用は結合力が小さいです。今回は分子間相互作用のうち、ファンデルワールス力について見ていきます。電荷の...

前回の双極子とファンデルワールス力ではファンデルワールス力について見ました。今回は残りの水素結合や疎水性相互作用について見ていきたいと思います。水素結合電気陰性度が大きいフッ素F、酸素O、窒素Nなどに直接ついて電子をとられた水素Hと、他の分子や分子内にあるF、O、Nなどの原子間に働く相互作用を水素結...

私たちの身の回りでは検査機などで電磁波が使われています。そのため原理などを知る上で電磁波の知識が必要です。今回は電磁波や吸光度について見ていきたいと思います。電磁波電磁波は波動性と粒子性の性質を持ち、真空中では光と同じ速さcで進みます。ここで、波動という言葉が出てきましたが、高校物理の波動を簡単に確...

前回の電磁波と吸光度では吸光度の基本的なことを学びました。今回は吸光度の計算を国試風な例題をもとに見ていきたいと思います。例題1分子量200の医薬品を1mg水に溶かして50mlとした。この水溶液を層長1cmで波長250nmにおける吸光度を測定した。この時の吸光度はいくらか？ただし、この医薬品の水溶液...

前回の比吸光度、モル吸光係数の計算までで吸光度について見ました。今回は紫外可視吸光度測定法について見ていきたいと思います。紫外可視吸光度測定法とは、波長約200〜800nmまでの紫外線や可視線などの光を当てて、どれくらい吸収するかを測ることで物質の定性や定量を行う方法です。紫外可視吸光度測定法の原理...

前回の紫外可視吸光度測定法の原理では紫外可視吸光度測定法の原理を見ました。今回は、紫外可視吸収スペクトルについて見ていきたいと思います。紫外可視吸収スペクトルとは紫外可視吸収スペクトルとは、紫外可視吸光度測定法において連続的に波長を変えたときの吸光度変化を記録したものになります。紫外可視吸収スペクト...

前回までの紫外可視吸収スペクトル、発色団と助色団で、紫外可視吸光度測定法について見ました。今回は蛍光光度法について見ていきたいと思います。蛍光光度法の原理蛍光光度法は、紫外可視吸光度測定法の逆のようなイメージであり、その原理は次のようになります。蛍光物質の溶液に特定波長域の励起光を当てたときに、π電...

前回の蛍光光度法のまとめでは蛍光光度法について見ました。今回は、赤外吸収スペクトル(IRスペクトル)測定法について見ていきたいと思います。赤外吸収スペクトル(IRスペクトル)測定法の原理原子間の結合は、原子間の伸び縮みや結合角の変化によって振動しています。この振動数と等しい振動数の赤外線が照射される...

前回の赤外吸収スペクトル(IRスペクトル)の読み方では、赤外吸収スペクトルを見ました。今回は旋光度測定法について見ていきたいと思います。旋光度測定法とは旋光度測定法は、光学活性物質の定性や定量、波長と旋光度の関係から立体構造の解析ができます。旋光性(光学活性)は、右円偏光と左円偏光に対する屈折率の差...

前回の旋光度、旋光分散、円偏光二色性では、旋光度測定法などを見ました。今回は、核磁気共鳴スペクトルについて見ていきたいと思います。核磁気共鳴スペクトル(NMR)の原理1H、13C、15N、19F、31Pなどの原子核は、自転(スピン)していることにより、磁場を作り磁石のようにふるまいます。核のスピン状...

前回の核磁気共鳴スペクトル(NMR)の原理では、核磁気共鳴スペクトル(NMR)の基本について見ました。今回は、1HNMRについて見ていきたいと思います。1HNMRスペクトル1HNMRスペクトルでは縦軸が相対強度、横軸が化学シフトのグラフから水素核の状態や水素の数に関する情報が得られます。縦軸の相対強...

前回の1HNMRスペクトルの読み方、知識編では、1HNMRスペクトルの基本的なことを見ました。今回は、1HNMRの問題編を見てみます。さっそく例題にいきましょう！例題1次のア〜ウは、それぞれ化合物a〜cの1NMRスペクトル(300MHz)である。基準物質はテトラメチルシランとし、重クロロホルム中で測...

理科の実験やマジックで、コップに絵を書いてはじめは見えなかったものが水を注ぐと見えるようになります。これは光の屈折が関わっています。今回は光の屈折について見ていきます。光の屈折光が物質中を進むとき、その媒質の密度によって速度が変わります。これによって境界面で進行方向が変わり、これを光の屈折と言います...

日本は核の被爆国であり、放射線に何かと過敏です。しかし核はデメリットだけではなく、メリットもあり正しく理解する必要があります。今回は放射壊変について見ていきます。放射壊変高校の内容ですが、原子番号が同じで膣量数の異なるものを同位体と言います。その中でも、放射線を放出する性質(放射能)をもつ不安定なも...

前回の放射壊変(α壊変、β−壊変、β＋壊変、軌道電子捕獲、γ放射)では放射壊変について見ました。その時に様々な放射線が出てきたと思います。今回はその放射線についてまとめていきます。放射線の作用放射線には以下のような物質相互作用があります。電離作用；放射線が物質に当たり、原子から電子を弾き飛ばして陽イ...

前回のα線、β−線、β＋線、γ線、X線の物質相互作用や透過力では放射線の種類について見ました。今回は、放射平衡について見ていきます。放射平衡の前にまず、放射線に関わる単位や半減期について見ていきたいと思います。放射線に関わる単位ここでは放射線に関わる単位として、以下のものを見ていきたいと思います。B...

前回の放射線の単位と、放射平衡では、放射平衡について見ました。今回は放射線の測定方法や身体への影響を見ていきたいと思います。放射線の測定放射線の測定方法は、測定する放射線の種類によって異なり、今回はよく使われる以下のものについて見ていきます。ガイガーミュラー計数管液体シンチレーションカウンタNaI(...

高校では気体の状態方程式について学びました。皆さんは気体の状態方程式は得意でしたか？私は今でも覚えているのが、某大学の入学試験で気体の状態方程式の問題が出てきてフルボッコにされたことです(笑)今回はそれに関連した気体分子運動論について見ていきたいと思います。まず気体分子運動論は以下の条件を満たす理想...

熱力学は薬学部の物理の壁の1つです。今回は熱力学について見ていきたいと思います。今回は前段階ということもあり、かなりつまらないですが、なるべくわかりやすく解説したつもりなので読んであげてください(笑)熱と仕事熱力学というと身構えてしまいますが、身近な？例としては蒸気機関車があります。石炭などを燃やし...

前回の熱力学1、系と状態関数のまとめでは、系などについて見ました。今回は熱力学第一法則について見ていきたいと思います。熱力学第一法則の前に内部エネルギーについて確認します。内部エネルギーU物質系をつくる全ての原子や分子の持つ運動エネルギーと位置エネルギーの総和を内部エネルギーと言います。運動エネルギ...

前回の熱力学2、熱力学第一法則と熱容量では熱力学第一法則などについて見てきました。今回はエンタルピーについて見ていきたいと思います。エンタルピーは薬学部で意味不明ランキングトップ10に入るくらいの難所であると思います(笑)その理由としては、薬学部が熱力学とほぼ無縁であることと、似た名前にエントロピー...

前回の熱力学3、エンタルピーとは？ヘスの法則の計算ではエンタルピーについてまとめました。その時にややこしい言葉として「エントロピー」があるという話をしました。今回はエントロピーについて見ていきたいと思います。エントロピーとはエントロピーとは乱雑さの指標となるもので、示量性状態関数の1つです・・・と言...

前回の熱力学4、エントロピーと熱力学第二法則ではエントロピーについて見ました。今回はギブズ(Gibbs)エネルギーについて見ていきたいと思います。ギブズ(Gibbs)エネルギーある温度で自発変化の方向は系のエンタルピーとエントロピーの変化で決まります。それぞれの関数で表されたものがギブズ(Gibbs...

前回の熱力学5、ギブズ(Gibbs)エネルギーとは？ではギブズ(Gibbs)エネルギーについて見ました。今回はvan’t Hoff式(ファントホッフ式)のなどのグラフを見ていきたいと思います。ギブズ(Gibbs)エネルギーの圧力と温度による変化グラフここでは詳細は割愛しますが、ギブズ(Gibbs)エ...

物質は様々な状態をとり、そこにはエネルギーの出入りなども関わります。今回は状態図や自由度について見ていきたいと思います。状態図とは系の内部が化学的にも物理的にも均一で、他から区別、分離できるときその部分を相と言います。気体、液体、固体の相は、気相、液相、固相と言います。これらの相の移動にはエネルギー...

前回の状態図と自由度では状態図について見ました。前回までのは1成分だけでしたが、今回は2成分の状態図について見ていきたいと思います。2成分の状態図ここでは成分Aと成分Bの混合物に対して、気液平衡について見ます。まず縦軸が何であるかどうかをしっかり確認します。一般的な問題では温度が縦軸ですが、圧力が縦...

前回の2成分の気液平衡の状態図では、2成分の気液平衡について見ました。今回は応用編の共沸点を持つ状態図について見ていきます。共沸点を持つ場合の状態図一部の物質では混合物であるにも関わらず沸点を持つものがあり、以下のような状態図をとります。上の曲線；気相線下の曲線；液相線Ta；Aの沸点Tb；Bの沸点T...

前回の共沸点を持つ場合の状態図では共沸点の状態図を確認しました。今回は液液平衡の状態図を見ていきます。液液平衡の状態図一定圧力のもと、2つの相の液相組成の温度による変化を表した状態図は以下のようになります。T0;上部臨界溶解温度成分Aより成分Bの方が比重が大きい時、「ア」のような曲線の内側では2相に...

前回の液液平衡の状態図では液液平衡のパターンを見ました。今回は固液平衡における状態図について見ていきたいと思います。古液平衡の状態図は、気液平衡の考え方が理解できていれば、同じように考えればほぼ問題には対処できるはずなので、気液平衡ができない人はまず気液平衡をしっかりおさえてからもう一度こちらのペー...

高校で蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下についてやったかと思います。今回は復習になってしまいますが、蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下について見てみます。溶液の束一性蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下は理想溶液のもとで考えますので、まず理想溶液から確認します。実際の液体は溶媒分子の大きさや分子間力、熱の出...

化学反応において、反応速度はとても重要な概念です。例えば、薬を溶かして溶液にしたとします。溶液は時間が経過することで薬の成分が分解されていき薬効が消失していきます。今回は反応速度について見ていきたいと思います。反応速度反応速度は単位時間当たりの反応物の減少量や生成物の増加量で表されます。例えば、薬が...

前回の反応速度、概論では、0次反応、1次反応、2次反応の概論について見ました。今回は0次反応をより深く見ていきたいと思います。0次反応の式前回0次反応は一定速度で減っていくという話をしました。また速度式は以下で表されました。−dC/dt=kこの速度式を積分すると、以下の式になります。C=−kt+C0...

前回の0次反応の式とグラフ、例題編では0次反応について見ました。今回は1次反応についてより深く見ていきたいと思います。1次反応の式1次反応は一定の割合で減っていくという話をしました。また速度式は以下で表されました。−dC/dt=kCこの速度式を積分すると、以下の式になります。lnC=−kt+lnC0...

前回の1次反応の式とグラフ、例題編では1次反応について見ました。今回は2次反応についてより深く見ていきたいと思います。2次反応の式2次反応は半減期は初濃度に反比例するという話をしました。また速度式は以下で表されました。−dC/dt=kC^2この速度式を積分すると、以下の式になります。1/C=kt+1...

前回までの2次反応の式とグラフ、例題編で0次反応から2次反応までを見てきました。今回は擬0次反応について見ていきます。擬0次反応とは擬0次反応とは、本当は1次反応で分解するのにも関わらず、0次反応のマネをするような反応を言います。例えば懸濁剤(サスペンション)においては、溶液中に溶解している薬物の分...

前回の擬0次反応の式とグラフ、例題編では擬0次反応について見ました。今回は擬1次反応について見ていきたいと思います。擬1次反応前回の擬0次反応同様、本当は2次反応ですが、1次反応のマネをするものを擬1次反応と言います。擬1次反応の代表例にはアスピリンなどのエステルの加水分解があります。アスピリンなど...

世の中結果が大事と言われますが、それには多くの過程を経て結果が出てきます。反応も同じく様々な状態を経て最終的な結果となります。今回は反応経路について見ていきます。遷移状態Aと言う物質とBと言う物質が反応して、Cと言う物質ができたとします。この反応において、いきなりCになるわけではなく、その中間である...

反応速度と温度の関係式にArrhenius式(アレニウス式)があります。今回はArrhenius式(アレニウス式)について見ていきたいと思います。Arrhenius式(アレニウス式)一般的な医薬品分解は温度が高いほど分解速度は速くなり、安定性が低下します。その関係性を示したものがArrhenius式...

薬の配合変化などに大きく関わる酸性、塩基性。今回は酸性や塩基性の基本について見ていきたいと思います。酸と塩基溶液中において分子は陽イオンと陰イオンにわかれることを解離しますが、溶質が分子形で存在するか、イオン形で存在するかによって、電解質と非電解質にわけられます。例えば、塩(NaCl)はNa+とCl...

前回の酸と塩基の基本では酸の強さについて見ました。今回はpHの計算について見ていきたいと思います。pH酸性の度合いについては水素イオン濃度[H+]が関わりました。しかし、[H+]の数字は0.1mol/Lや0.01mol/Lなどとなり直感的に評価がしにくいです。そこで評価しやすくするために[H+]の逆...

前回の弱酸のpHの計算では、pHの基本的な計算についてみました。今回はHenderson-Hasselbalch(ヘンダーソンーハッセルバルヒ)の式について見ていきたいと思います。Henderson-Hasselbalch(ヘンダーソンーハッセルバルヒ)の式前回までのpHの計算は単純な酸や塩基につい...

医薬品は科学的に効果があることを立証されて世間に出回っています。その立証に必要な分析法には様々なものがあります。今回は分析の基礎について見ていきたいと思います。真度と精度とは分析法の妥当性を示すための語句には色々なものがあり、以下のようなものがあります。真度；真の値からのかたよりの程度精度；均質な検...

前回の真度と精度の違いの最後で重量分析法について見ました。今回は容量分析法について見ていきたいと思います。容量分析法容量分析法は分析対象物質の溶液に標準液を添加して、反応が終わるまでに要した標準液の体積を測定して定量する方法です。容量分析法には以下の2つがあります。標定；標準試薬を用いて、調整した容...

前回の容量分析法、標定と滴定では、滴定の種類などを見ました。今回は滴定の対応量の計算について見ていきたいと思います。対応量実際の滴定方法は以下の2つがあります。直接滴定；対象となる資料に標準液の量を直接調べることにより試料の定量を行う逆滴定；対象となる資料に対して過剰になるように一定量の標準液を加え...

前回の直接滴定と逆滴定、対応量の計算では基本的な計算についてみました。今回からは滴定の各論です。まず中和滴定です。中和滴定中和滴定は酸性医薬品や塩基性医薬品を中和反応を利用して滴定する方法です。それぞれの医薬品では以下のようなものが標準液として使われます。酸性医薬品；水酸化ナトリウムや水酸化カリウム...

前回の中和滴定のグラフでは中和滴定を見ました。今回は非水滴定とキレート滴定を見てみたいと思います。非水滴定極めて弱い酸や塩基は、水の自己解離が現れるため中和滴定を行えません。非水滴定は、そのようなきわめて弱い酸や塩基を水以外の溶媒に入れて行う滴定です。それぞれの医薬品では以下のような標準液や指示薬が...

前回の非水滴定、キレート滴定では非水滴定とキレート滴定を見ました。今回は沈殿滴定です。沈殿滴定沈殿滴定は、名前の通り沈殿を利用した滴定で、特に銀を利用した沈殿が行われます。沈殿滴定は、銀がハロゲン化物(フッ素以外)、シアン化物イオン(CN-)、チオシアン酸イオン(SCN-)などと反応して沈殿します。...

前回の沈殿滴定、Fajans法(ファヤンス法)、Volhard法(フォルハルト法)では沈殿滴定についてみました。今回は酸化還元滴定について見ていきたいと思います。酸化還元滴定酸化還元滴定は名前の通り、酸化還元反応を利用した滴定方法です。酸化還元滴定に使われる標準液には以下のようなものがあります。酸化...

分析方法の代表例の1つにクロマトグラフィーがあり、薬学部でも実験などが行われます。今回はクロマトグラフィーの原理や種類について見ていきたいと思います。クロマトグラフィーの原理クロマトグラフィーは、混合物から調べたい目的物質を分離する方法になります。クロマトグラフィーが混合物から目的物質を分離できる原...

前回のクロマトグラフィーの原理と種類ではクロマトグラフィーの基本について学びました。クロマトグラフィーの結果、分離された各物質が検出器で検出されますが、この連続的な時間経過の様子を記録したものをクロマトグラムと言い、今回はクロマトグラムについて見ていきたいと思います。クロマトグラムクロマトグラムは以...

前回の保持時間(tR)、分離度(Rs)、分離係数(α)、シンメトリー係数(S)、カラム効率では、クロマトグラムについてみました。これらを用いて定性や定量を行っていきます。今回はクロマトグラフィーの定性や定量について見ていきたいと思います。定性クロマトグラフィーの定性は、試料の被検成分と標準被検成分の...

前回のクロマトグラフィーの定性と定量では、定量方法などを確認しました。今回は各論としてガスクロマトグラフィーを見てみます。ガスクロマトグラフィーガスクロマトグラフィーの装置は、キャリヤーガス導入部および流量制御装置、試料導入装置、カラム、カラム恒温槽、検出器、記録装置などからなります。ガスクロマトグ...

前回のガスクロマトグラフィーと検出器ではガスクロマトグラフィーについて見ました。今回は液体クロマトグラフィーについて見ていきたいと思います。液体クロマトグラフィー液体クロマトグラフィーの装置は、移動相送液用ポンプ、試料導入装置、カラム、検出器、記録装置などからなります。液体クロマトグラフィーはカラム...

料理の下ごしらえと同じように目的物質をより定量しやすくするためには、邪魔者である不純物を取り除くことが必要となることがあります。今回は邪魔者を前処理する方法について見ていきたいと思います。前処理には大きく以下の3つの方法があります。溶媒抽出法固相抽出法除タンパク法溶媒抽出法溶媒抽出法は、水と有機溶媒...

分析方法の1つには、抗原抗体反応を利用したイムノアッセイがあります。今回はイムノアッセイについて見ていきたいと思います。イムノアッセイについて学ぶ前に、まず抗原や抗体の基本について確認します。エピトープ(抗原決定基)抗原を与えられると体内で作られ、抗原と特異的にくっつくタンパク質を抗体と言います。イ...

低分子の医薬品やアミノ酸などの分離や確認に電気泳動法が使われます。今回は電気泳動法について見ていきたいと思います。電気泳動法の原理電気泳動法は、電荷のある物質を電極の間に入れて電圧をかけることで、負の電荷をもつ成分は陽極側へ、正の電荷をもつ成分は陰極側へ移動します。例えばアミノ酸は等電点より酸性側で...

前回の電気泳動法の原理では電荷に依存して分離する電気泳動法について見ました。今回は大きさによる分離方法について見てみます。大きさによる分離方法には以下のようなものがあります。アガロースゲル電気泳動法SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS-PAGE)アガロースゲル電気泳動法アガロースゲル電気...

前回のSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS-PAGE)とはではSDS-PAGEについて見ました。今回はキャピラリー電気泳動法について見ていきたいと思います。キャピラリー電気泳動法とはキャピラリー電気泳動法とは、フューズドシリカで作られたキャピラリーと呼ばれる細い管を使って行う電気泳動法で...

医師は診断をするために、様々な検査をしますが、その中でも皆さんのなじみ深いものとしてはレントゲン検査かと思います。今回はレントゲン検査などのX線を使った検査方法について見ていきたいと思います。X線検査(レントゲン)とはX線は感光板を黒く変色させて、透過したところでは黒く見えます。逆にX線が物体によっ...

前回のX線検査(レントゲン)とCT検査ではレントゲンなどを見ました。今回は、MRIについて見ていきたいと思います。MRIとはMRIはMagnetic Resonance Imagingの略で磁気共鳴画像診断法と訳されます。MRIの原理は、強力な磁場で特定の周波数のラジオ波を照射すると、人体中の水や脂...

前回のMRIの原理と中止するべき薬ではMRIについて見ました。今回は超音波検査(エコー)について見ていきたいと思います。超音波検査(エコー)とは超音波検査(エコー)とは、ヒトの耳では聴こえない高い周波数の音波(約1〜20MHzの超音波)を体内に当てて、その反射波(echo；エコー)を受け取り画像撮影...

分子量10万以上のタンパク質の分子量の決定、ペプチドや多糖類の配列決定に質量分析法が用いられています。今回は、質量分析法のイオン化法について見ていきたいと思います。質量分析法とは質量分析法(Mass spectrometry；MS)とは、分子をイオン化させて分離や検出を行う方法で、冒頭のようにタンパ...

前回の質量分析法のイオン化法では、質量分析法の全体像とイオン化方法についてみました。今回は質量分析計と質量スペクトルについて見ていきたいと思います。質量分析計イオン化されたものはその後、質量分析計で分析されます。質量分析計には以下のような種類があります。磁場型飛行時間型四重極型磁場型飛んでいるイオン...

前回の質量分析法の質量分析計と質量スペクトルでは、質量スペクトルの基本的なことを見ました。今回は質量スペクトルの読み方について例題を見ながら解いていきたいと思います。さっそく例題にいきましょう!!例題1次の図は、C9H10O2の質量スペクトルである。この質量スペクトルは次のア〜ウのどれか？ただし、ス...