- 問題 1「クレートレート・ガン」シナリオ：海底のメタンハイドレートは海洋温暖化で爆発的に分解しうる。25 °C、101.3 kPa で固定組成のメタンハイドレート 1.00 g が分解すると 205 cm3 のメタンが放出される。(a) CHX4 ⋅nHX2O の n を求めよ。(b) 実際のハイドレートはほぼ CHX4 ⋅6HX2O で、1 atm では −81 °C の分解温度まで安定である；メタンと氷への分解式を書け（ΔH=+17.47 kJ mol−1）。ΔH は T, p に依存せず、体積変化は放出メタン体積に等しく、メタンは理想気体と仮定して、−5 °C で分解が起こる外圧を求めよ。(c) メタンハイドレートが安定でありうる純粋な液体水の最小深さは？まずハイドレートが液体水と共存できる最小温度を 272.9 K、273.15 K、273.4 K から選べ。(d) バイカル湖で 1400 m から引き上げたハイドレート試料が 372 m の深さで分解を始めた（ΔfusH(氷) = 6.01 kJ mol−1）；372 m の水温を求めよ。(e) ハイドレート中の全メタンは ≥5×1011 t；すべて燃焼したら地球大気は何度昇温するか（ΔcH(CHX4)=−889 kJ mol−1、大気の熱容量 4×1021 J K−1）？解答: 1
- 問題 2Hill 反応は光合成を解剖する実験である。(a) COX2 を {CHX2O} に還元する植物の光合成の全体式を書け。(b) Hill は単離葉緑体が光を当てても COX2 があっても OX2 を発生しないが、シュウ酸過剰の下で KX3[Fe(CX2OX4)X3] を加えると COX2 なしで OX2 を発生することを見出した。自然光合成と Hill 反応での酸化剤・還元剤を答えよ。(c) Hill はヘモグロビン（Hb は OX2 を1:1で結合、初期 [Hb]=0.6×10−4 mol dm−3）で発生 OX2 を測定した；[FeXIII]=2.0×10−4 mol dm−3 で HbO2 割合は約75 %で飽和。Fe/OX2 比を推定し、Hill 反応式を書き、T=298 K、p(OX2)=1 mmHg、pH = 8、他は標準濃度で ΔG を計算せよ（E∘: OX2+4HX++4eX−2HX2O +1.23 V; [Fe(CX2OX4)X3]X3−+eX−[Fe(CX2OX4)X3]X4− +0.05 V）。自発的か？(d) 単離葉緑体を 672 nm の光（0.503 mJ s−1）で2時間照射し、47.6 mm3 の OX2（10 °C、740 mmHg）が生成した。量子要求量（電子1個あたりの光子数）を計算せよ。(e) 結論：水酸化と COX2 還元は空間的に分離しているか？OX2 は COX2 から生じるか？水酸化には光が必要か？大半のクロロフィルは直接関与するか？光子1個で電子1個が移るか？解答: 1