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化学について質問!!

1 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:04
適当な質問スレが見つからなかったので。スレ立てます。

炭酸水素ナトリウム水溶液の水素イオン濃度について
[H+]の4次式で表すにはどうしたらいいのでしょうか?

2 :名無しさん:01/10/28 17:09
馬鹿? 今ごろそんな質問かましてる貴様はものつくり大にでもいくつもりか?
消滅しろ。ゴミくそカス。

3 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:09
>>2
俺はまだ高2ですよ。

4 :傍観者:01/10/28 17:10
>2
お前情けないね。お前の負けw

5 :名無しさん:01/10/28 17:11
2は日大理系

6 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:16
>>4-5
それよりも、1の質問についてどう思いますか?
未知数が[H+]だけでできるのだろうか。
問題があやふやなのでわかりませんが皆さんよろしくお願いします!!

7 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:17
[H+]と[OH-]の2次式にもっていければ
水のイオン積を利用して4次式になるのかな??
って思ってます。どうでしょうか?

8 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:33
あと、物質収支の条件と電気的中性の条件もつかうのかな。

9 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:41
誰かぁ。。。

10 :名無しさん:01/10/28 17:42
というかそれだけでは全然わからん
問題をまず写してくれ

11 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:44
>>10
これだけが手がかりです。炭酸水素ナトリウム水溶液の濃度とかは全然わかりません
一般化出来ませんか?

12 :名無しさん:01/10/28 17:49
はっきり言ってこんなんだけでは全然わからん
化学得意なおれが分からないんだから
こんな問題分からなくてもいいだろう

13 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 17:57
>>12
でも、気になって眠れないし・・・

誰か、解ける人いないかな。

14 :は?氏ねば?:01/10/28 18:03
>>8

なんじゃそりゃ?聞いたことないぞ。

15 :名無しさん:01/10/28 18:09
物質収支の条件と電気的中性の条件を
知らなかったらやべえだろ・・・・

16 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 18:17
>>14
物質収支の条件はこの場合ならC原子に着目して
NaHCO3が水に解けてH2CO3とHCO3-とCO3^2-が出来ますが、
それら3つのモル濃度の合計とNaHCO3の初めのモル濃度が同じ、ってやつですよ。

電気的中性の条件は
水溶液中では、陽イオンと陰イオンの電荷の総和が等しいってやつ。
左辺に陽イオンのモル濃度合計を持ってきて
右辺に陰イオンのモル濃度合計を持ってくればイコールで結べます。

といった感じだったはず。。

17 :あや:01/10/28 18:21
油脂から石鹸を作るとき、メタノールを添加するのはなんでですか?冷却管の役割は何ですか?
おしえてください。

18 :14:01/10/28 18:23
>>15

16の文章読んだが、そんな用語知らなくても問題ないじゃん。
副詞的用法とか知らなくても英文読めるのと同じ。
マジで俺、今まで聞いたことないよ。
それでも駿台全国模試で70点取れるぐらいだから、全くヤバくないだろ。

19 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 18:23
>>17
あんた化学板にも居たな。

20 :55:01/10/28 18:25
火薬つくりたいなあ。

21 :名無しさん:01/10/28 18:26
70点とれたら心配ないな
ちなみにおれは京大オープンの化学で偏差値70程度

22 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 18:32
>>17
NaOHを添加するんじゃなかったっけ?
共通イオン効果か何かで・・・

ってか、誰か>>1に答えてください!!

23 :キャスバル・レム・ダイクン:01/10/28 18:37
>17
 油脂からセッケン作る時に添加するのはNaOHもしくはKOHじゃなかった?
 今“化学TUの新研究”見たけど、メタノール添加なんて書いてなかった。

24 :あや:01/10/28 18:41
>>22
>>23
よく、分からなくなってきました。

25 :ん?:01/10/28 18:42
油脂に塩基加えてセッケンつくるのって普通だよな。
理由もなにも・・・

26 :あや:01/10/28 19:01
問題は、
水酸化ナトリウムを三角フラスコにいれ脱イオン水を加えながら溶解し油脂を添加する。
さらに間テノールを添加してリービッヒ冷却管を固定し湯浴中に沈めスタンドとクランプで
固定し湯浴をブンゼンバーナーで加熱する。立ち上がる蒸気が冷却管の3分の1以下で
還流するように火力水量を調節しながら1時間過熱する。反応フラスコを湯浴から取り出
し水で冷却し20%食塩水を添加してしばらく放置したあとろ過すると石鹸が得られる。
1メタノールを添加したのはなぜか?
2冷却管の役割は何か?
3なぜ20%食塩水を添加したのか?
でした。

27 :あや:01/10/28 19:10
問題は、
水酸化ナトリウムを三角フラスコにいれ脱イオン水を加えながら溶解し油脂を添加する。
さらにメタノールを添加してリービッヒ冷却管を固定し湯浴中に沈めスタンドとクランプで
固定し湯浴をブンゼンバーナーで加熱する。立ち上がる蒸気が冷却管の3分の1以下で
還流するように火力水量を調節しながら1時間過熱する。反応フラスコを湯浴から取り出
し水で冷却し20%食塩水を添加してしばらく放置したあとろ過すると石鹸が得られる。
1メタノールを添加したのはなぜか?
2冷却管の役割は何か?
3なぜ20%食塩水を添加したのか?
でした。

28 :あや:01/10/28 19:41
食塩水は塩析と関係あるんでしょうか?

29 :一応京大生:01/10/28 19:57
>>27
1>水は極性溶媒なので油脂はほとんど溶けずに分離してしまう。
これでは反応が界面でしか起こらないので、メタノールを添加することで、
油脂の粘性を下げ、水と交じり合うようにし、反応を促進している。
2>高級付飽和脂肪酸など沸点の比較的低い物質が蒸発し、外界に出ないように。
ってとこですか?間違っていても全く責任は取れません。
ちなみにこの問題の出典は?
脱イオン水・ブンゼンバーナーとわざわざ書く必要性はなさそうだし、
還流を行う時はリービッヒ冷却器ではなく、球入り冷却器を使うと思う。
>>28
塩析そのもの

30 :一応京大生:01/10/28 20:01
>>29 自己レス
塩析そのものという書き方は悪かった。
塩析を起こす為にいれる。

31 :童貞京大:01/10/28 20:05
油脂の鹸化でNaOHもしくはKOH使うのは、油脂の加水分解の過程で生じるカルボン酸を中和して、油脂の加水分解の反応の平衡を右へ傾ける意味がある。
C3H5-(OCO-R)3+3H20→C3H5(OH)3+3RCOOH (油脂の加水分解の反応)
3RCOOH+3NaOH→3RCOONa+3H2O (中和)
この2式を辺々加える。
上の反応は平衡定数が小さいので生成物の収率が悪い為、下の反応で平衡を崩して、反応を促進する。(ルシャトリエの法則だね。)

メタノール加えるのは何でだ?難しいな。

32 :童貞京大:01/10/28 20:16
>>29
高級不飽和脂肪酸はそんなに低沸点ではないと思う。
飽和脂肪酸だけど、パルミチン酸の融点は86℃だったよ。
http://home.ons.ne.jp/~taka1997/education/1999/chemistry/22/

一つ目の理由はありそうだ。

33 :童貞京大:01/10/28 20:19
http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo/neta/bake31.html
ここに書いてた。
>>29さん正解!!

34 :童貞京大:01/10/28 20:21
>>32
パルミチン酸の融点、63℃の間違いだった。

35 :あや:01/10/28 21:31
>>29
>>31
ありがとうございました!
とても、すごいですね!

36 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 22:24
>>35よかったですね。

で、>>1についてもどなたか答えてくださいよ。

37 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/28 23:27
寝る前に上げ!!

38 :名無しさん:01/10/28 23:36
>>2

ひどいやつ・・・

39 :名無しさん:01/10/29 00:12
??
水素イオン濃度=[H+]
でないの?>>1
4次式も何も、1次式にしか表せないように思うんだけど。

40 ::01/10/29 00:54
多分平衡定数を自分で与えて
K1=[H][CO3]/[HCO3]
Kw=[H][OH]
[HCO3]+[CO3]=初め
k2=[OH][H2CO3]/[HCO3]
K3=[H][HCO3]/[H2CO3]
これでとける???自信ない。
解いてないので4次になるのかいったいなぞです?

41 :一応京大生:01/10/29 08:23
>>34
不飽和脂肪酸はさらに融点が低くなります。
例えばオレイン酸(炭素数18、不飽和度1)は14度です。
あ、もう学校逝く時間だ、では。

42 :童貞京大:01/10/29 18:54
>>41
不飽和脂肪酸の損失をより低沸点の物質の添加で抑制するという意味でメタノールを加えるというのは、既にオレイン酸よりも沸点の小さい水(融点0℃、沸点100℃)がフラスコの中にじゃばじゃばに入ってるから、あまり有意ではなさそう。
オレイン酸の沸点がどうかは知らんけど。
それよりもまず、フラスコの中で生成するオレイン酸はすぐにNaOHと中和して塩(イオン結合なのか??てのでちょっと悩み中)になってるから、沸点はフリーのオレイン酸よりは少なくとも高いだろうと思う。
(恐らく水よりも高い。)だから、気体オレイン酸Naの損失はあんまし気にする必要はない。

43 :一応京大生:01/10/29 21:30
>>42
29の2は27の2「冷却管の役割は何か?」に対するレスです。
オレイン酸は溶液中で、NaOHと中和するのは確かですが、これは可逆的な反応なので、
オレイン酸も少量存在します。これが蒸発するだけなら問題無いと思いますが、
蒸発によって系からオレイン酸が失われるにつれて中和の逆反応が起こり、
結局最終的にはオレイン酸の全てが失われてしまうことになります。
一時間という長時間の反応を行う場合にはこのようなことも重要と考えます。
ただし実際に私はこの実験をやったわけではないので、何とも言えませんし、
また油脂の種類によっても相当に条件が変わるので、
細かい議論はあまり意味をなさないかも知れません。
29−2のような解答を示したのは他に蒸発して困るものが無いから
(何かの蒸発を防ぐという目的は自明でよいと思いますが)、というもの。
要するに消去法で決めたものです。
石鹸を作るのに水やグリセリンは蒸発しても問題無いし、
油脂はほとんど蒸発しないので関係無い。よってカルボン酸、
その中でも比較的融点、沸点が低い高級付飽和脂肪酸(など)としたわけです。

44 :童貞京大:01/10/30 01:55
>>43
オレイン酸とNaoHの反応っていわゆる「可逆的」(物質の収支に影響を与える程)って言える程の可逆っぷりはないと思う。だってばりばりの酸と塩基の中和でしょ?
俺は水の蒸発を防ぐ為だと思う。煮詰まっちゃうと焦げるからね。

45 :名無しさん:01/10/30 01:56
なんかここの人たちすごい・・・・・

46 : :01/10/30 01:59
童貞京大は化学を専攻してないのにめちゃめちゃ詳しいからすごい

47 :童貞京大:01/10/30 02:02
>>46
高校レベルの知識をこねくりまわしてるだけっすよ。

48 :46:01/10/30 02:03
>>47
それでも素直にすごいと思います。
やっぱり東大京大に受かる人は違うんだなーと考えさせられる。

49 :京都医にいきたいが、金も学力も無い。:01/10/30 02:07
京大ばかり書き込んでるね。東大は何やってんだ?

50 :一応京大生:01/10/30 02:56
>>44
「ばりばりの酸と塩基の中和」ほど生成した塩はイオンとして存在する割合が高くなります。
例えば強酸と強塩基の塩であるNaClの水溶液中で、
Na+とCl−がほぼ完全に電離して存在することに典型的です。
NaOHとHClの水中での反応は一気に進むように思えますが、
これはH+とOH-が反応して水が生成する反応が起きているだけで、
Na+とCl−との反応が進んでいるわけではないのです。
これと同様にカルボン酸のナトリウム塩においても、Naが強塩基であるため、
中和の逆反応がかなりおこります。
湯浴中で一時間熱した程度で煮詰まりはしないと思うのですが。

51 :童貞京大:01/10/30 11:53
>>50
塩の加水分解のこと言ってるんだよね?
かなりってどのくらいだろう?
例えば、酢酸ナトリウム0.5mol/lの溶液は加水分解

CH3COO-+H2O→CH3COOH+OH-

によって、pH=10前後になる。これを元に平衡状態でのCH3COOHを概算してみると0.0001mol/lになる。
加熱によって、単位時間当たりどのくらいのオレイン酸が損失していくかは分からないけど、水よりも高沸点の(しかもごく微量の)オレイン酸が「湯浴中で一時間熱した程度」でそんなにバンバン揮発して行くとは考えにくい。
今朝、自転車乗りながら考えてたんだけど、むしろメタノールの揮発のほうが問題なのかも知れないな。
机上の収率のことに拘泥すると、0.0001mol/lのオレイン酸に目がいってしまうが、実際に反応のスムーズな進行にはメタノールは必要だから、この低沸点のメタノールが揮発して、油脂とNaOHaqが混ざらなくなる事の方が問題なのではあるまいか?
最終的に必要なモノは確かに高級脂肪酸Na(いわゆる石鹸)なんだけど、反応の進行にはフラスコ内に加えた物質は全て不可欠な物。
それを考えると、揮発による損失を重視すべきは、沸点の低い方から、メタノール>水>高級脂肪酸>油脂,グリセリン>高級脂肪酸Na,NaOHくらいになるのではないか?

52 :一応京大生:01/10/30 17:55
>>51
俺の言ったのは加水分解ではない。塩の電離だ。
後で調べたところ、Naが強塩基なのでこれはほぼ完全に起こる。
しかし加水分解しないとカルボン酸単体は乗じない。
この反応は51で述べられてるとおり進みにくい。
この場合NaOHによって溶液が塩基性となっているのでなおさらである。
よって脂肪酸の蒸発はあまり考えられない。
確かにメタノールは考えていなかった。それが正しいかもしれない。
以上皆様お騒がせいたしました。

53 :ロウニン:01/10/30 18:15
>>1
三省堂の化学IB・Uの研究の261ページにのってるから
本屋にいってみてみそ。
電離定数の式と物質収支の条件と電気的中性の条件でといてるよん。
ちなみに酢酸溶液のpHの正確な取り扱いではH+の3次式になる。(230ページ)
入試にたまにでてるみたいね。誘導つきで。

54 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/30 18:15
で、>>1へのコメントも何か下さいよーー。

55 :名無しさん:01/10/30 18:16
おれ受験生なんですけど
ここまで問題作成者が求めてない気がします
水を差すようですいません

56 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/30 18:24
>>53
一応それも見て自分で考えた上での質問です。

ちなみにNaHCO3の場合、酢酸とは違って

NaHCO3→(Na^+)+(HCO3^−)に完全電離したあと

少量のHCO3^−が
(HCO3^−)+H2O→H2CO3+(OH^−)

(HCO3^−)+H2O→(CO3^2−)+(H3O^+)
と言う風に2つの反応を起こすし、
最後に求める4次方程式で電離定数は使えないし、
全然判らなくなってきたんです。

57 :ロウニン:01/10/30 18:55
>>56
[Na^+]>>[H^+],[Na^+]>>[OH^−]
の近似なしでやったの?
四次式っていったいどうやってだしたんだろう・・・
(HCO3^−)+H2O→H2CO3+(OH^−)

(HCO3^−)+H2O→(CO3^2−)+(H3O^+)
は考えなくてもいいんじゃない?電離定数の式にはいってるわけだし。
どうやっても俺は二次式にしかならない・・・
四次式になった過程を示してみてください。

58 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/30 18:59
>>57
俺も2次式にしかならないししかもそのとき電離定数使っちゃってるし
ぜんぜんわからない・・・。
>四次式になった過程を示してみてください。
とか言われても、それがわからないから質問したのです・・・。

[Na^+]>>[H^+],[Na^+]>>[OH^−] の近似は使うべきなのかなぁ。。

ちなみにこの問題は
河合塾の「エンリッチ化学」の入塾試験の問題だそうです。
友達にきかれたもので・・・

59 :ロウニン:01/10/30 19:10
>>58
ああ。すんまそん。質問をよく読んでなかった。
その友達は四次式になったって言ってたわけですか?
四次式になるんだったら是非俺も知りたい。

60 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/30 19:21
>>59
4次式になった、というか、先生はなる、って言ったらしいです。
ちなみに、その友達もわからないそうです。。

61 :ロウニン:01/10/30 19:36
>>60
うーん。気になる。
先生の勘違いってオチはいやだなあ。
その先生に友達は会う機会はもうないんですかねえ?
もしよろしければ、その先生に聞いて欲しいです。

62 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/30 19:39
>>61
入塾試験の問題だから非常に質問しにくいらしいです。
それにてもかなり気になりますよね。

63 :ロウニン:01/10/30 19:49
>>62
しかし結構難しい部類にはいる問題が入塾試験になってるんだね。
結局四次方程式をとかせる問題ってことになるのかなあ?
後日何かわかったら是非報告お願いします。

64 :名無しさん:01/10/30 23:45
>>1
なあなあ、だから
  水素濃度=[H+]
じゃないの??問題ちがくない?

65 :名無しさん:01/10/30 23:59
石鹸の問題、一応結論は出てるみたいだけど、
うえの議論は突っ込みどころ多すぎですね。
今更掘り起こすのも何ですが。

66 :一応京大生:01/10/31 00:21
>>65
それは私自身も解ってるので心配無用。
50のメール欄も参照。
必要があれば掘り起こすのも悪くないと思いますけど。

67 :65:01/10/31 01:05
>>66
いきなり不躾すぎましたね。すみません。
お言葉に甘えて、受験生のためにも、特に気になった点を。

>油脂の鹸化でNaOHもしくはKOH使うのは、
>油脂の加水分解の過程で生じるカルボン酸を中和して、
>油脂の加水分解の反応の平衡を右へ傾ける意味がある。

これは全く違います。塩基(または酸)が存在して初めて加水分解が
起こります。反応の一番最初にOH−がC=Oを攻撃します。

この反応は常温では非常に遅いために加熱する必要があります。
還流冷却器は、(上にありましたが)それにより沸点65度のメタノールが
揮発するのを防ぐためのものです。

あと、「Naが塩基」とはおかしな表現です。ここではNaOHが・・
ということなのでしょうが。
溶液中ではNa+として存在するのであり、Na(金属単体)としては
存在しません。Na+は、広義の定義で言えばむしろ塩基です。

68 :65:01/10/31 01:07
訂正です。失礼しました。
×Na+は塩基 → Na+は酸

69 :童貞京大:01/10/31 02:40
>>67
あちゃー詳しい人出て来ちゃったわ。
確かにここってOH-の求核置換で四面体中間体が出来て、、、って話しなんだけど(俺有機化学はほんのちょっと齧った程度っす。)
高校生に電子論ぶっつけてもわかんないだろうし、俺はこんな風に教えてます。平衡の考えの復習にもなるし。(ほっっとんど進まない反応の平衡を崩して反応を進ませるってのりで)
まあここで出すものではないわな。(詳しい人見てるし。)
高校の有機化学って反応式丸暗記するのが殆どで、それではあまりにも味気ないし、てので奇形的な教え方になっちゃってます。
電子論的なこともちょっとやるけど、もう「覚えときゃあいいじゃねえか。」っていう反応もちらほら。まあよく勉強する(暗記は好きな)生徒達なんだけど、今日もその感じがちらっと見えて、落ち込んでた。

ところで、酸を用いた時ってどこ攻撃するんですか?

後、4次式の話し、どう思います?
俺面倒臭くて考えてもないんだけど。(4次式になんてなったら解けねえだろう。って正直思ってます。)

70 :プロイセン ◆60oSkAVg :01/10/31 20:44
>>64
そういうことじゃないって・・・。
いつでも[H+]を求められるように[H+]を変数とする4時方程式を導き出す。ってことだよ。
いくらなんでも、水素濃度=[H+]くらいは誰でも・・・

71 :名無しさん:01/10/31 23:59
>>69
酸だとまずカルボニルのOにプロトン化が起こり、
次いで正に分極したC原子を水のOが攻撃します。
エステルが分解するにはまだ数段階かかり、
塩基による分解に比べて一般に遅いです。

確かに高校では反応の前後だけが重要ですよね。
詳しい機構は、もちろん高校生には求めていないし、
学びたければ大学で学べばいい。
でも、それだと仰る通り高校化学は味気ないもの、
暗記中心にならざるを得ない。仕方ないことなんでしょうが。

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