技術士第一次試験『R05基礎科目』４群：材料・化学・バイオに関するもの｜全6問【解説】

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「問題文」

Ⅰ-4-1

　原子に関する次の記述のうち、適切なものはどれか。ただし、いずれの元素も電荷がない状態とする。

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-2

　コロイドに関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。

① コロイド溶液に少量の電解質を加えると、疎水コロイドの粒子が集合して沈殿する現象を凝析という。

② 半透膜を用いてコロイド粒子と小さい分子を分離する操作を透析という。

③ コロイド溶液に強い光線をあてたとき、光の通路が明るく見える現象をチンダル現象という。

④ コロイド溶液に直流電圧をかけたとき、電荷をもったコロイド粒子が移動する現象を電気泳動という。

⑤ 流動性のない固体状態のコロイドをゾルという。

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-3

　金属材料に関する次の記述の、【　】に入る語句の組み合わせとして、最も適切なものはどれか。

　常温での固体の純鉄（Fe）の結晶構造は【ア】構造であり、α - Fe と呼ばれ、磁性は【イ】を示す。その他、常温で【イ】を示す金属として【ウ】がある。
　純鉄をある温度まで加熱すると、γ - Fe へ相変態し、それに伴い【エ】する。

　　  ア　　　   イ　　　 ウ　　　 エ
① 体心立方　強磁性　コバルト　膨張
② 面心立方　強磁性　クロム　　膨張
③ 体心立方　強磁性　コバルト　収縮
④ 面心立方　常磁性　クロム　　収縮
⑤ 体心立方　常磁性　コバルト　膨張

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-4

　金属材料の腐食に関する次の記述のうち、適切なものはどれか。

① アルミニウムは表面に酸化皮膜を形成することで不働態化する。

② 耐食性のよいステンレス鋼は、鉄に銅を5%以上含有させた合金鋼と定義される。

③ 腐食の速度は、材料の使用環境温度には依存しない。

④ 腐食は、局所的に生じることはなく、全体で均一に生じる。

⑤ 腐食とは、力学的作用によって表面が改変劣化する現象である。

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-5

　タンパク質に関する次の記述の、【　】に入る語句の組み合わせとして、最も適切なものはどれか。

　タンパク質は【ア】が【イ】結合によって連結した高分子化合物であり、生体内で様々な働きをしている。タンパク質を主成分とする【ウ】は、生体内の化学反応を促進させる生体触媒であり、アミラーゼは【エ】を加水分解する。

　　　 ア　　　　 イ　　　 ウ　　　 エ
① グルコース　イオン　　酵素　デンプン
② グルコース　ペプチド　抗体　セルロース
③ アミノ酸　　ペプチド　酵素　デンプン
④ アミノ酸　　ペプチド　抗体　セルロース
⑤ アミノ酸　　イオン　　酵素　デンプン

「日本技術士会」HP

Ⅰ-4-6

　PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は、細胞や血液サンプルからDNAを高感度で増幅することができるため、遺伝子診断や微生物検査、動物や植物の系統調査等に用いられている。PCR法は通常、（１）DNAの熱変性、（２）プライマーのアニーリング、（３）伸長反応の3段階からなっている。PCR法に関する記述のうち、最も適切なものはどれか。

① アニーリング温度を上げすぎると、1本鎖DNAに対するプライマーの非特異的なアニーリングが起こりやすくなる。

② 伸長反応の時間は増幅したい配列の長さによって変える必要があり、増幅したい配列が長くなるにつれて伸長反応時間を短くする。

③ PCR法により増幅したDNAには、プライマーの塩基配列は含まれない。

④ 耐熱性の低いDNAポリメラーゼが、PCR法には適している。

⑤ DNAの熱変性では、2本鎖DNAの水素結合を切断して1本鎖DNAに解離させるために加熱を行う。

「日本技術士会」HP

【解説】

Ⅰ-4-1

正答は③です。この問題を理解するために、まず原子の基本的な構造について説明します。

原子の表記方法

• A：質量数（陽子数 + 中性子数）

• Z：原子番号（陽子数）

• X：元素記号

基本的なルール

1. 陽子数 = 原子番号（これは元素を決定する）

2. 電荷がない状態では、陽子数 = 電子数

3. 中性子数 = 質量数 - 陽子数

4. 同位体とは、同じ元素（同じ陽子数）で中性子数が異なる原子

各選択肢の検討

• Ca：中性子数 = 40 - 20 = 20個

• Ar：中性子数 = 40 - 18 = 22個

• 20 ≠ 22 なので ×

• ³⁵Cl：中性子数 = 35 - 17 = 18個

• ³⁷Cl：中性子数 = 37 - 17 = 20個

• 18 ≠ 20 なので ×

• 両方とも原子番号が17なので、陽子数は17個

• 電荷がない状態なので、電子数 = 陽子数 = 17個

• どちらも電子数は17個で等しい ○

• Ca（原子番号20）とAr（原子番号18）は異なる元素

• 同位体は同じ元素でなければならないので ×

• 両方とも塩素（Cl、原子番号17）で同じ元素

• 質量数が異なる（35と37）ので同位体の関係

• 同素体は分子や結晶の構造が異なる場合に使われる用語

• 個々の原子レベルでは同素体という概念は適用されない ×

まとめ

正答は③です。同じ元素（同じ原子番号）であれば、電荷がない状態では必ず電子数が等しくなります。

Ⅰ-4-2