作業環境測定士 令和2年8月 有機溶剤
管理人問１次の有機溶剤のうち、25 ℃ における密度が最も小さいものはどれか。
１ エチルエーテル
２ N,N- ジメチルホルムアミド
３ メチルエチルケトン
４ n- ヘキサン
５ 酢酸エチル
解答
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（４）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ① 有機溶剤の物性 比重（密度） 参照
この問題は炭化水素系有機溶剤（ヘキサン）＜エーテル（エチルエーテル）＜アルコールの順で選べばいいともいます。
分子間相互作用があると密に詰まるので、極性の低いヘキサンは一番密度が低い。エーテル結合も結合力は弱い。
問２有機溶剤の物性等に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。ただし、大気圧は１気圧とする。
１ 25 ℃ において、酢酸イソプロピルの蒸気圧は、イソプロピルアルコールの蒸気圧より大きい。
２ メタノールの沸点は、酢酸メチルの沸点より高い。
３ キシレンの融点は、トルエンの融点より高い。
４ 25 ℃ において、o-ジクロロベンゼンの密度は、クロロベンゼンの密度より大きい。
５ シクロヘキサノンの分子量は、シクロヘキサノールの分子量より大きい。
解答
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（５）
【解説】
（１）蒸気圧の問題は下記のように書き換えて考えるようにしています。
「25 ℃ において、酢酸イソプロピルの蒸気圧は、イソプロピルアルコールの蒸気圧より大きい。」→「25 ℃ において、酢酸イソプロピルの沸点は、イソプロピルアルコールの沸点より小さい。」
一般的に蒸気圧が高いと沸点が低く、蒸気圧が低いと沸点が高いためです。
ただ今回出題された物質は沸点が接近しており、蒸気圧と沸点の関係が成り立っていません。ということで、記憶で解く問題なのかと思われます。
蒸気圧を覚えるのはあまり意味が無いと思っています。この問題はこれ以上の解説をすると混乱しそうなのでここで終わりとします。
この問題が3年に1回のペースで出ているので、「酢酸イソプロピルはイソプロピルアルコールよりも沸点も蒸気圧も高い」と覚えておいてください。
（２）酢酸メチルの沸点57℃、メタノールの沸点65℃です。安心してください。私も調べないとわかりませんから。
（３）一般的に似たような構造においては、分子量が大きいほど大きなファンデルワールス力が働く。 従って、分子量が大きければ大きいほど沸点・融点が高くなる。
（４）塩素は重いので、塩素が2個ついているo-ジクロロベンゼンのほうが密度が高い。
（５）水素原子二個分だけメチルシクロヘキサノールの分子量が多い。（-OHが付いているところに-Hが付いているが、省略されています）
問３次の有機溶剤について、１気圧における沸点が70 ℃ 以下であるもののうち、25 ℃ における蒸気圧が最も小さいものはどれか。
１ アセトン
２ 酢酸イソプロピル
３ テトラヒドロフラン
４ 1,1,1-トリクロロエタン
５ 二硫化炭素
解答
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（３）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ① 有機溶剤の物性 沸点（蒸気圧） 参照
この問題はなかなか意地悪です。出題された物質は全て70℃以下のものを挙げているのかと思いきや、まず70℃以下のものを選んで、その中で蒸気圧が一番大きいものを問うています。（よく読めばそうなんでしょうが、私はこの問題を解説するにあたり30分は考えてしまいました。20℃の蒸気圧と25℃の蒸気圧データを調べたり・・・）
一応毎度書いている解説も表の下に載せておきます。
飽和蒸気圧の問題は飽和蒸気圧を覚える必要は無いです。
飽和蒸気圧が低い→沸点が高い
飽和蒸気圧が高い→沸点が低い
と覚えておいてください。
理屈から覚えようとするならば、「蒸気圧＝大気圧になったところが沸点。それならば飽和蒸気圧が最初から高いほうが与えるエネルギーが低くて済む→沸点が低い」となります。
丸覚えするの大変だと思いますが、主要なところは覚えておいたほうがいいです。構造式が思い浮かぶ人は何となく判ります。
①エーテルは沸点低め
②その次はベンゼン環が付いていないもの
③ベンゼン環が付いていると沸点高め
④似たような構造だったら分子量が大きいほうが沸点高い
⑤ハロゲンが付くとそこから少し高くなる（クロロ＜ブロモ＜ヨード＜フルオロ 日本語で書くと塩化＜臭化＜ヨウ化＜フッ化）
⑥硫酸が付くと高いかも（これは特定化学物質用のコメントです）
問４有機溶剤の捕集に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 真空捕集びんによる試料空気の採取には、内容積が１ L 以上のガラス製の捕集びんが用いられるが、その内面は測定対象物質に対して不活性でなければならない。
２ 真空捕集びんに試料空気を採取する際の空気吸引流量は一定でない。
３ 活性炭管に試料空気を捕集する際は、前もって活性炭管を接続した状態で電動ポンプの流量を、石けん膜流量計で校正する。
４ 小型バブラーに試料空気を捕集する際は、吸引する電動ポンプの流量を石けん膜流量計で校正する。
５ ミゼットインピンジャーに粒径３ ～ ５ mm のグラスビーズを入れておくと、ガス状物質の捕集率が高まるのは、試料空気と液体の接触面積が小さくなるからである。
解答
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（５）
【解説】
（２）真空捕集瓶に試料空気を採取する際の吸引空気流量は一定ではない。（最初の流量が大きく、徐々に流量が落ちていく）
（５）ミゼットインピンジャーに粒径３ ～ ５ mm のグラスビーズを入れておくと気泡が小さくなる。その結果試料空気と液体の接触面積が大きくなり、ガス状物質の捕集率が高まる。
問５環境空気中の有機溶剤の直接捕集法とその試料の取扱いに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 真空捕集びんのコックには、グリースなどの使用を避ける。
２ 新しい捕集袋を使用する場合、内面からの分析妨害物質の発生を考慮する必要はない。
３ 捕集袋の内容積は、５ L 以上とする。
４ 採取した試料空気は、できるだけその日のうちに分析する。
５ 採取した試料空気を保存する場合は、温度変化が少ない場所に保存する。
解答
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（２）
【解説】
（２）捕集袋の内面から測定対象物質や測定上妨害となる物質が発生することがある。特に新しい袋を使用する際には妨害物質発生の有無を十分調べる必要がある。
問６固体捕集法に用いられる捕集剤に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 捕集剤を２層に分けて充塡された捕集管では、後層から検出された対象物質の量が、前層からの検出量の10 ％ を超えた場合、両充塡層からの検出量の和を用いて濃度計算する。
２ シリカゲルは、水分含有率によって、測定対象物質の吸着容量が異なる。
３ 活性炭は、窒素又は乾燥空気の加熱気流中で脱水したものを使用する。
４ ポーラスポリマービーズ（多孔性プラスチック）は反応性が低く、捕集した試料の重合、酸化などが起こりにくい。
５ ポーラスポリマー捕集管に捕集した試料は、活性炭に比べて、加熱脱着が容易である。
解答
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（１）
【解説】
（１）市販されている捕集管は、中の捕集材を2層に分けて充填してある。後層から対象物質が検出された場合には、破過が起こったとして、分析値の取り扱いには特別の考慮が必要となる。 後層からの対象成分の検出量が前層の検出量の10％以下であるときは、両充塡層からの検出量の和を用いて濃度計算してもよい。10％を超えるときは、正確な測定値が得られていないと考える。
問７混合有機溶剤について検知管法の使用が認められている場合において、トルエン、酢酸エチル、1,1,1-トリクロロエタン及びキシレンを含有する混合溶剤を使用している単位作業場所内の併行測定点におけるトルエン用検知管の測定値は、1.5 ppm であった。一方、ガスクロマトグラフで分析した測定値は、トルエン1.0 ppm 、酢酸エチル8.0 ppm 、1,1,1-トリクロロエタン10 ppm 及びキシレン1.0 ppm であった。換算値変換係数として、正しい値に最も近いものは次のうちどれか。
なお、トルエン、酢酸エチル、1,1,1-トリクロロエタン及びキシレンの管理濃度は、それぞれ20 ppm 、200 ppm 、200 ppm 及び50 ppm である。
１ 0.054 ppm-１
２ 0.107 ppm-１
３ 0.214 ppm-１
４ 0.428 ppm-１
５ 0.767 ppm-１
解答
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（２）
【解説】
この場合、ガスクロマトグラフ法による結果から換算値は以下のようになる。
C＝（1.0/20）+（8.0/200）+（10/200）+（1/50）＝ 0.16
換算値変換係数 ＝ 0.16/1.5 ＝ 0.107
問８ポリエチレングリコール20 M を固定相液体としたカラムを用いるガスクロマトグラフ分析において、トルエンより保持時間の長い有機溶剤は、次のうちどれか。
１ 酢酸エチル
２ テトラヒドロフラン
３ キシレン
４ イソプロピルアルコール
５ エチルエーテル
解答
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（３）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ カラム 参照
ポリエチレングリコール20 M を固定相液体としたカラムを用いるガスクロマトグラフ分析では、極性が強いほうが保持時間が長い。
とはいえ極性が強くても低沸点であれば保持時間が短くなる。
トルエン（沸点：111℃）よりも沸点が高いキシレン（沸点：144℃）のほうがトルエンよりも保持時間が長くなる。
問９ガスクロマトグラフに利用されている検出器に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 電子捕獲検出器は、ハロゲンを含む化合物の分析に適していない。
２ 質量分析器は、イオン化されにくい化合物の分析には適していない。
３ 光イオン化検出器は、紫外線でイオン化する化合物に適している。
４ 炎光光度検出器は、リンや硫黄を含む化合物の分析に適している。
５ アルカリ熱イオン化検出器は、窒素やリンを含む化合物の分析に適している。
解答
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（１）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ 検出器 参照
（１）電子捕獲検出器は、ハロゲンを含む化合物の分析に適している
問１０充塡カラムとキャピラリーカラムの比較に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 充塡カラムの方が、単位長さ当たりの理論段数は大きい。
２ 充塡カラムの方が、試料負荷量を多くできる。
３ キャピラリーカラムでは、渦流拡散が小さいので、ピーク幅の広がりは抑制される。
４ キャピラリーカラムの方が、キャリアガス流量が少ない。
５ キャピラリーカラムの方が、複雑な構造を有する試料導入部がある。
解答
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（１）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ キャリアガス 参照
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ カラム 参照
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ 試料注入法 参照
（１）キャピラリカラムの方が、単位長さ当たりの理論段数は大きい。
【充填カラムとキャピラリーカラムの比較】
問１１ガスクロマトグラフ分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 理論段数はカラムの長さ及び内径によって変化する。
２ キャリアガスの種類を変えても、カラム内での成分分離は変わらない。
３ カラムの分離能は移動相の線速度の影響を受ける。
４ 移動相と固定相との間の分配平衡は速やかに成立する。
５ カラムの液相の膜厚が厚くなると、保持時間は長くなる。
解答
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（２）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ 理論段数 参照
（２）キャリアガスの種類を変えると、カラム内での成分分離が変わる。
問１２ガスクロマトグラフ質量分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 代表的なイオン化法には、電子イオン化法がある。
２ イオン化条件によっては、分子イオンが観察されない場合がある。
３ 代表的な質量分離装置には、四重極型がある。
４ 安定同位体で置換した測定対象物質は、内部標準物質として使用できない。
５ 定量は、ターゲットイオンのピーク面積を用いて行う
解答
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（４）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ ガスクロマトグラフ質量分析法（MS）参照
（４）質量分析計の内部標準物質として、標的化合物の重水素置換体（ｄ体）を用いる方法が開発され広く利用されている
問１３無極性充塡カラムを用いてガスクロマトグラフ分析を行うとき、次のうち最もテーリングを起こしやすい有機溶剤はどれか。
１ m-キシレン
２ n- ヘキサン
３ トルエン
４ メタノール
５ 1,1,1- トリクロロエタン
解答
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（４）
【解説】
（４）分析対象成分の極性に類似した極性のカラムを選ぶとよい。この中では一番極性の高いメタノールがテーリングを起こしやすい。
アルコール系は無極性固定相付近で複数の会合体を作り、単量体～会合体が存在し分子量分布に幅のある物質のように振舞うことも理由である。
問１４成分A、B の保持時間に相当するガスクロマトグラム上の長さがそれぞれ20 cm 、14 cm で、ピーク幅がそれぞれ20 mm 、12 mm であるとき、使用したカラムの成分A、B のピークの分離度として、正しい値は次のうちどれか。
１ 0.27
２ 1.36
３ 1.88
４ 2.14
５ 3.75
解答
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（５）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ 分離度 参照
単位が㎜であることに注意して代入するだけの問題である。
R＝２×（200-140）/（20+12）＝ 3.75
問１５吸光光度分析法に関する次の記述の㋑及び㋺のに入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。
「試料液に単色光を当てたとき、入射光の強さをI0、透過後の強さをI とすると、吸光度A は、次式で表される。A = log10（ ㋑）いま試料液の濃度をc、液層の長さをd とすると、次の関係が成り立つ。A = ㋺ここでk は比例定数である。」
解答
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（２）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ③ ランベルト・ベールの法則 参照
log(I0/I) = εcl が成り立つ。ここではεをkとしているのでkcdである。
問１６吸光光度分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 透過率（％）をアナログメータから読み取る場合は、15 ～ 65 ％ 程度の範囲で測定することが望ましい。
２ T を透過率（％）、A を吸光度とすると、log10T = ３－ A が成り立つ。
３ 通常、青色溶液の可視部の主な吸収波長域は、赤色溶液のそれより長波長側にある。
４ プラスチック製セルは、一般に可視領域の測定に用いられる。
５ 液層の長さが同一の場合、透過率（％）の値が大きいほど、対象物質の試料液中の濃度は低い。
解答
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（２）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ③ ランベルト・ベールの法則 参照
（２） T（％）＝ I/I0 × 100 が成り立つ。 ※パーセントなので100倍している
I0/I = T/100 ※I0/Iになっていることに注意
ランベルト・ベールの式に代入して A = log(I0/I) = log(T/100) = logT – log10-2 =2 – logT
logT = 2-A
（３）物質は特定の波長の光を吸収し、目に見える色はその補色（余色）である。
青色の液は、補色である赤橙～橙付近の波長の光を吸収する。赤色の液は緑～青緑付近の波長の光を吸収する。
従って青色溶液の可視部の主な吸収波長域は、赤色溶液のそれより長波長側にある。
（５）log(I0/I) = εcl より 透過率が高い → Iが大きい → I0/Iが小さい → 濃度が薄い
透過率が低いほうが濃度が高いって普通ですね。絵具とかをイメージしてもらえればと思います。
問１７吸光光度分析法に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 光電子増倍管は、紫外領域の検出器に用いることができない。
２ 相対誤差の少ない吸光度の範囲としては、0.2 ～ 0.8 が望ましい。
３ 石英製セルは、すべての測定波長領域で用いることができる。
４ 一般に、測定波長は、吸収スペクトルの吸収極大を示す波長を選択する。
５ 発色反応のために試料液を加熱した場合は、常温にもどしてから吸光度を測定する。
解答
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（１）
【解説】
（１）紫外領域でも使用できる
（２）透過率（％）をアナログメータから読み取る場合は、15 ～ 65 ％ 程度の範囲で測定することが望ましい
相対誤差の少ない吸光度の範囲としては、0.2 ～ 0.8 が望ましい。（↑と同じことを言っている log0.65=0.18～log0.15=0.82)
問１８モル質量150 g･mol-１、モル吸光係数2.0 × 10３ cm-１･mol-１･L の物質の水溶液1.0 L を調製し、その透過率を測定したところ、40 ％ であった。この溶液中に含まれる物質の質量として、正しい値は次のうちどれか。
ただし、セルの光路長は1.0 cm とし、log1 0２ = 0.30とする。
１ 10 mg
２ 20 mg
３ 30 mg
４ 40 mg
５ 50 mg
解答
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（３）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ③ ランベルト・ベールの法則 参照
吸光度A＝log(I0/I)=εcℓ の式を用いる
ここで注意したいのはI/I0が40％であることである。従ってI/I0＝4/10であり、I0/I＝10/4となる。
log10(10/4)＝2.0×103 × c × 1.0 c:モル濃度(mol/L)
log10(10/4) = log1010 – log104 = log1010 – log1022 = log1010 – 2log102 = 1 – 2×0.3 =0.4
0.4 = 2.0×103 × c × 1.0
ｃ= 0.2×10-3 （mol/L) となる。1Ｌ中に 0.2×10-3 molあることになるので150g/molを掛けて30㎎
対数の計算は上記解説で最大限判りやすく記載したが、理解できなかった場合は高校の教科書かネットで「対数の公式」を調べてください。
似た問題
問１９捕集率が同じ２本のミゼットインピンジャーを直列に連結して、ある有機溶剤蒸気の捕集を行ったところ、１本目の吸収管には0.950 mg の有機溶剤が、２本目には0.0500 mg の有機溶剤が捕集された。このミゼットインピンジャー１本の捕集率（％）として、正しい値は次のうちどれか。
１ 90.4 ％
２ 94.7 ％
３ 95.0 ％
４ 97.6 ％
５ 99.0 ％
解答
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↓
↓
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↓
↓
↓
↓
（２）
【解説】
捕集率が等しい吸収管を2本直列に連結して捕集を行った時の吸収管1本の捕集率
｛1-（２本目の吸収管の捕集液が吸収した量）/（1本目の吸収管の捕集液が吸収した量）｝で計算できる。
したがって 1-（0.0500/0.950）＝ 0.947 ＝ 94.7％
問２０有機溶剤の標準液の調製に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
１ 冷蔵保管した有機溶剤や標準原液は、室温に戻してから使用する。
２ 一度正確に調製した標準液中の標準物質の濃度は、時間経過や保管によって変化しない。
３ 調製方法の異なる標準液などについて、クロスチェックすることは、測定結果の信頼性を高める。
４ 標準液に使用する溶質、溶媒は共に蒸気圧が高い場合が多いことから、できる限り短時間で操作する。
５ 標準液を調製する際は、ドラフト等の局所排気装置を使用する。
解答
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（２）
【解説】
作業環境測定士 有機溶剤 まとめ② ガスクロマトグラフ 標準液・検量線 参照
（２）標準液中の標準物質の濃度は、時間経過や保管によって変化するおそれがある。
