【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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