モノカルボン酸の中和反応~実験と理論

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【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)
mol/l
1.0
0.50
0.25
CH3COOH
ml
Δt
100
11.5
100
6.1
100
3.37
kJ/mol
55.3
55.1
58.7
NaOH
mol/l
ml
10
15
10
8.0
10
4.0
kJ/mol
50.7
50.0
54.6
NaOH
mol/l
ml
10
15
10
8.0
10
4.0
HCl
mol/l
1.0
0.50
0.25
ml
100
100
100
Δt
10.53
5.53
3.13
計算方法
計算による理論値
生成熱〔kJ〕
H2O
H3O+
-248.93211
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
HCl
Na+
H3O+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
in H2O
H 2O
OHOH-
in H2O
in H2O
原因追求
-COOH
NaOH
-COOH
Na+
H 2O
OH-
-COO-
H3O+
-COOH
Na+
-COO-
Na+ in H2O
Na+
OH-
in H2O
OH-
in H2O
in H2O
(加水分解はほとんど見られないので無視できる)
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
0.5
HCOOH
50
3.35
56.1
0.5
CH3COOH
50
3.3
55.2
0.5
CH3CH2COOH
50
3.2
50
2.93
ml
NaOH
0.56
53.6
CH3CH2CH2COOH
0.5
mol/l
49.1
50
平衡
-
O
+
H
O
H
H
H
-
平衡
O
C
+
-
H
O
O
H
H
-
中和
O
H2Oと出会う
C
+
-
H
O
-
O
H
O
H
H
-
中和
O
中和完了!
C
-
O
O
H
H
O
H
H
-
中和
O
OH-と出会う
C
-
O
H
-
O
H
-
中和
O
中和完了!
C
-
O
H
O
H
加水分解
-
O
H3O+と出会う
C
-
O
+
H
O
H
H
加水分解
-
O
H2Oと出会う
C
-
O
H
-
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〕

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