モノカルボン酸の中和 【化学班】 大澤 祐介 多田 直弘 西村 有史
MOPAC使用の動機 WinMOPACを書籍の付録で偶然入手 ⇒中和熱の実験に応用出来るのでは?
研究方法 実験上の中和熱を測定 計算上の中和熱を測定 2つの結果を照らし合わせ、考察
実験結果(3回の平均値) CH3COOH mol/l ml Δt kJ/mol 1.0 100 11.5 55.3 0.50 6.1 55.1 0.25 3.37 58.7 NaOH mol/l ml 10 15 8.0 4.0 HCl mol/l ml Δt kJ/mol 1.0 100 10.53 50.7 0.50 5.53 50.0 0.25 3.13 54.6 NaOH mol/l ml 10 15 8.0 4.0
計算方法
計算による理論値 生成熱〔kJ〕 H2O -248.93211 H3O+ 194.63179 OH- -584.15337 CH3COOH 194.63179 OH- -584.15337 CH3COOH -459.08558 CH3COO- -928.49869
計算結果 酢酸の濃度〔mol/L〕 中和熱〔kJ〕 1.0 -134.054 0.5 -133.996 0.1 -133.755 塩酸 -108.343 Ka Kh pKa 2.75423×10-5 3.63078×10-10 4.56
MOPACの考察 (計算値>実験値)だが傾向は一致 水和水などの要素? ⇒複雑な要素を考慮に入れる必要
原因追求 HCl NaOH H2O HCl Na+ OH- in H2O HCl HCl H3O+ Cl- Na+ OH- in H2O
原因追求 (加水分解はほとんど見られないので無視できる) -COOH NaOH H2O -COOH Na+ OH- in H2O Na+
原因追求 エネルギー図を比較 実験結果と理論 ⇒カルボキシル基が原因では?
実験結果(3回の平均値) mol/l ml Δt kJ/mol mol/l ml HCOOH 0.5 50 3.35 56.1 NaOH 0.56 50 CH3COOH 0.5 50 3.3 55.2 CH3CH2COOH 0.5 50 3.2 53.6 CH3CH2CH2COOH 0.5 50 2.93 49.1
平衡 - O + O H H O H H
- 平衡 O C O + - O H O H H
- 中和 O H2Oと出会う C O + - O H - O O H H H
O C - 中和 中和完了! O H O
- 中和 O OH-と出会う C O - O H - O H
O C - 中和 中和完了! O O H
- 加水分解 O H3O+と出会う C O + - H O O H H
- 加水分解 O H2Oと出会う C O - H O - O H
考察 電離度大⇒水和で安定
- 結論 H - O O C - O H エネルギー発生 〔in H2O〕