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大学の化学実験でサリチル酸を無水酢酸でアセチル化させてアセチルサリチル酸を合成しました。収率を計算したところ、68%程度でした。収率が100%とならない原因として何があるでしょうか?自分で考えてみたのですが、原因として
(1)完全に反応が起きなかった
(2)再結晶法で吸引ろ過を行ったときにある程度の結晶がろ液側にながれてしまった
(3)結晶がすべて析出しなかった
などを考えてみましたが、あっているのでしょうか。
よろしくお願いします。

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A 回答 (3件)

どうやら学生実験のようですから、”収量”だけをみて悩んでおられる様子ですね。


研究室での実験、または就職してからの実験では、
なんで収率が悪いのかを把握するほうが大切になります。
具体的には、
 反応途中の反応液を分析する:反応が完全に起きたかの確認。
 結晶を取り出した後の濾液の分析:どれくらい濾液に生成物が逃げているかの把握。
ちなみに、
(2)のようなことがあれば、濾液がにごっている、もしくは
濾液の受器の底に結晶が沈んでいるといったことが
観察できたと考えられます(受器も結晶を析出させた温度と
同じ温度に保っている場合。冷やしすぎていると、受器の中でも
再結晶が起きてしまいます。温度が高いと溶解してしまいます)
(3)については、再結晶時に用いた溶媒に対するその温度での
溶解度分のアセチルサリチル酸は必ず溶解します。従って、
 用いた溶媒量が設定より多い、
 再結晶終了の温度が設定より高かった
といったようなことがあったとしたら収量は減少します。

それともうひとつ。反応後の後処理はどのようことをしましたか?
反応収率100%でも、後処理で目的物を分解さてしまうなんてことも
あります。
今一度、実験の記録を確認し、エステルの分解する条件を教科書
などで確認してみてはいかがでしょう。
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まあ、そんなところでしょうが・・・


ただ、(1)完全に反応が起きなかったという原因を主張するのであれば、未反応のサリチル酸が回収されたなどの、実験的な根拠があった方が良いでしょうね。

主たる原因は(3)だと思います。分離や精製(再結晶)の時に、析出しなかったアセチルサリチル酸が溶媒とともに廃棄されたということでしょう。
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収率68%なら、問題なしです。

腕の良い証拠です。
中には、10%前後という学生もいますから。
原因としていろいろ考えられますが、(2)の場合が大きいですね。
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Qアセチルサリチル酸

有機化学でサリチル酸からアセチルサリチル酸を合成する時に 酢酸じゃなく無水酢酸を使って反応させるのはなぜですか?無水酢酸だとなにか利点があるんですか?

Aベストアンサー

酢酸でアセチル化した時の副生成物は水で,反応系に水ができると,
アセチル化の逆反応である,エステルの加水分解が起こるので正反応と逆反応の平衡状態が生じてしまい,収率が低下する訳です.
それを防ぐために水が生成しない無水酢酸でやった方がいいのです.無水酢酸で行うアセチル化反応は不可逆反応です.

Qアセチルサリチル酸の合成実験においての疑問

アセチルサリチル酸の合成実験を行ったのですが、吸引ろ過の時などにこぼしたりした覚えは無いのですが収率が他の人たちに比べてかなり低い値が出てきてしまいました。原因として何が考えられますでしょうか??

Aベストアンサー

通常の再結晶というのは、ご承知のように、物質の溶解度の温度変化を利用しています。
たとえば、低温での溶解度が0であれば問題無いのですが、普通は冷却された状態でもある程度のアセチルサリチル酸が溶けます。したがって、溶媒の量が多ければ、その量に比例して、冷却後も溶けたままのアセチルサリチル酸の量が増加し、結晶として出てくる量が減少することになります。
だから、通常は使用する溶媒の量をできるだけ少なくします。

Qアセチルサリチル酸の合成について

サリチル酸と無水酢酸でアセチリルサリチル酸を作る時に、用いる濃硫酸は脱水のためですか?でも水が生成されてないのでわかりません。

Aベストアンサー

 酸触媒のH+が無水酢酸のC=OのOに付き、Oに正電荷を生じさせることでサリチル酸と無水酢酸のエステル化反応(Fischerエステル化の一種)を開始させます。
 Fischerエステル化という有機化学の中で有名な反応なので、大抵の有機化学の教科書(大学生用)に載っていると思うので、詳しくは書店などで本を見つけて読んでみてください。

 濃硫酸以外でもできると思いますが、例えば塩酸は「水溶液」であるから平衡が不利だし、硝酸は有機物をニトロ化してしまい爆発物ができる危険性があるので濃硫酸を用いるのが妥当とされるのではないでしょうか。

Qアスピリンの再結晶

アスピリンを再結晶する際に酢酸水溶液を用いる理由はなんですか?

Aベストアンサー

他の溶媒でも良いと思います。
でも、酢酸を使うとアスピリン(アセチルサリチル酸)の加水分解を抑制できるという効果があります。

アセチルサリチル酸+水 ⇔ サリチル酸+酢酸
の平衡が左に傾きやすくなるため。

Qアスピリンの合成

サリチル酸からアスピリンを作る際、無水酢酸と濃硫酸を加えました。なぜ濃硫酸を加えるのですか??何か他の物質でもいいのですか??

Aベストアンサー

サリチル酸と無水酢酸の反応では、基本的に水は生成しないので、
エステル化の平衡は、あまり問題にならないと思います。

反応系を酸性に傾けると、無水酢酸のカルボニル酸素にH+が付加し、
無水酢酸のカルボニル炭素のδ+が増して、フェノール酸素の求核攻撃
を受けやすくなり、反応速度が高まります。#1さんがお書きの
触媒作用です。

そのために酸を加えるのですが、#1さんがお書きの通り、「水」を
加えるのは平衡の面で不利になりますので、水をほとんど含まない
強酸として濃硫酸が適しているということでしょう。

Q実験のレポートで収率を書くとき…

例えば、A→Bの反応の実験をした時、Aから得られたBの収率が何らかの理由により100%を超えて120%になったとします。ここで、この計算結果をレポートに書くとき、そのまま120%と記載するのはやはりまずいのでしょうか。理論的に100%を超えることはありえないので、100%超えてしまった時はどんな値であれ100%と書いた方がいいのでしょうか。

Aベストアンサー

確かに、どんな想定外のことがあってもレポートはありのままに、忠実に、そのままに書くべきと思います。私も常にそうしています。

しかし収率が120%になるなんてことはありえないのではないでしょうか?
化学反応である以上反応物全てを消費しても理論的には100%が限界です。(さらに言えば実際には100%になることもまずありません。)
なので何らかのミスで20%分余分にできたということはありえません。
考えられる可能性は収率の計算ミスか生成物の重量を秤量する際に不純物(反応しきらなかった反応物、その他の物質、溶媒、水など)が混じっていたのではないでしょうか?
原因が分からなければ収率の欄には120%と書くしかないですが
堂々とは書くべきではないです。

『何らかのミスで収量が不明となったので収率は計算できない。無理やり計算すれば120%になる。』
程度にとどめておくのがいいと思います。
もちろんなぜ狂ったのかの考察も必要と思います。

長々と失礼いたしました。参考になれば幸いです。

Qアスピリン合成と触媒

 アスピリンを合成する実験で、サリチル酸に様々な触媒を用い、アスピリンを合成しました。そのとき、サリチル酸にピリジン、三フッ化ホウ素エーテラート、濃硫酸、無水酢酸ナトリウムの4種類の触媒を用いてその比較をしました。すると、触媒によって反応時間やサリチル酸の溶けた量などに違いが見られました。これはなぜなのでしょうか?私が考えるには、各触媒の種類によって違いが見られると考えました。例えば硫酸は酸触媒であるので反応が早いが酸性であるサリチル酸は溶けにくいなどです。参考書にはなかなか載っていないので教えていただきたいのですが…よろしくお願いします

Aベストアンサー

おそらくレポートの考察を書いておられることと想像します。
直接の回答にはなりませんが、レポートを書く上での注意点をいくつか述べさせていただきます。
まず、当然のことですが、サリチル酸に触媒を加えればアスピリンになるというわけではありません。すなわち、おそらくは無水酢酸を加えていることと思いますが、そのことがまったく書かれていません。よくある実験ですので、この程度であれば、想像できることではありますが、本来は質問そのものが成立しません。
それと、触媒の量も重要です。たとえば、硫酸はおそらく1~2滴加えただけでしょうが、ピリジンなどは無水酢酸と同程度あるいはそれ以上加えたはずです。したがって、溶解度を議論するのであれば、溶媒としてのピリジンについても考慮する必要があります。
同様に、無水酢酸を用いたのであれば、その残骸である酢酸についても考慮する必要があります。すなわち、反応で消費された無水酢酸の半分以上の量(重さ)の酢酸が反応に伴って生じるはずです。

それと、「私が考えるには、各触媒の種類によって違いが見られると考えました。」という記述が気になります。つまり、加えたものが違うのだから結果が違うのは当然であり、この記述は意味をなしていません。
また、「硫酸は酸触媒であるので反応が早いが・・」の記述も本末転倒です。すなわち、反応を速くする役割をもつのが触媒であり、硫酸はいうまでもなく酸です。ということは上の記述を言い換えれば「硫酸は酸であり、反応を速くする物質であるので反応が速いが・・・」と言うことになってしまい、意味のない記述だと思います。
おそらく、レポートを書いた経験が少ないためにこのようなことになっているのだと思います。くだらない指摘だと思うかもしれませんが、レポートを読む人にとって上述のような記述は非常に気になり、内容をよく理解していないという印象をもってしまいます。

以上、説教ばかりでは気の毒なので、ご質問内容とは少し離れるかもしれませんが、レポートを書く上でのヒントを書いておきます。
つまり、例としてあげられた触媒の内の三フッ化ホウ素エーテラートと濃硫酸は酸であり、前者はルイス酸で後者はブレンステッド酸です。硫酸は無水酢酸をプロトン化することによって触媒作用を示します。
ピリジンと無水酢酸は塩基です。前者はエステルを作るときによく使われる物質であり、教科書を見れば、その反応について詳しい説明が書かれていると思います。
酢酸ナトリウムは弱い塩基であり、基質からH+を引き抜いて、アニオンとすることによって反応を促進します。つまり、これはサリチル酸の側に作用することになります。ただし、塩基性が弱いので、サリチル酸の-OHからH+を引き抜くのは難しいでしょう。
こういったことをヒントに考察を考えてみて下さい。

この実験において、サリチル酸の溶けた量というのはあまり重要ではないように思います。

おそらくレポートの考察を書いておられることと想像します。
直接の回答にはなりませんが、レポートを書く上での注意点をいくつか述べさせていただきます。
まず、当然のことですが、サリチル酸に触媒を加えればアスピリンになるというわけではありません。すなわち、おそらくは無水酢酸を加えていることと思いますが、そのことがまったく書かれていません。よくある実験ですので、この程度であれば、想像できることではありますが、本来は質問そのものが成立しません。
それと、触媒の量も重要です。たとえば...続きを読む

Q再結晶の原理

大学の実験でサリチル酸と無水酢酸からアセチルサリチル酸を生成する実験をしました。
サリチル酸に無水酢酸と濃硫酸を加え、60℃のお湯で15分間加熱し室温まで冷却し水を加え氷水につけてさらに冷却し、軽く攪拌しながら結晶を析出させ、
それを再結晶させたのですが、恥ずかしながらこの再結晶の原理がわかりません。

再結晶の原理をわかりやすく教えてもらえませんか?

Aベストアンサー

溶解度の温度による差を利用しています。
ほとんどの物質は温度が上がると溶媒への溶解度が上がります。そこで温度を上げて粗製物を溶かし、次いでこれを高温に保ちながら濾過して不溶物を除き、次に冷却して主成分を結晶として得ます。
着色等が見られるときは加熱状態で少量の活性炭を加え不純物を吸着させてから熱時濾過します。活性炭の粒度が小さ過ぎたり濾紙が粗過ぎたりすると活性炭が濾液に混ざるので注意。
一般にかなり純度が高くないと再結晶しても別れない組み合わせがあります。

QTLCでのRf値

シリカゲルTLCにおいて、シリカゲル表面に対する官能基の吸着の強さは、COOH>OH>OCORの順であるとかいてあったので、これから予想するとサリチル酸のRf値はアスピリンのRf値よりも小さいはずであるけれども、実験結果では逆になりました。
どうしてでしょう・・・?
そして他の参考書では吸着の強さは全然逆の結果となっていました。教科書自体がちがうのでしょうか。もしかしたら、酸素元素がベンゼン環から電子をひきつけて、電子密度を偏らせることからその誤差が生まれるのかと考えてみましたが、不安です。

Aベストアンサー

同様の質問がこれまでにも何回かでており、yoshitakasanさんとは逆の実験結果を書いたものもあります。

ただ、色々なことから判断して、サリチル酸のRf値はアスピリンのRf値よりも大きいというのが正しい実験結果だと思います。
また、COOH>OH>OCORの順も正しいと思います。

すなわち、サリチル酸ではヒドロキシル基の水素が、カルボキシル基に対して分子内で水素結合を形成するために、シリカゲルなどに対する吸着が起こりにくいと考えられます。こういったことは、オルト位にカルボニル基などを有するフェノールにおいてよく観察されることです。
 -O-H・・・O=C(OH)-:同一分子内
こういった、サリチル酸の構造に基づいた分子内での相互作用によって、順序が逆転していると考えるのがよいでしょう。

「TLC サリチル酸」で化学のカテゴリーを検索すると何件かヒットしますが、その中の1件をあげておきます。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=884011

Q酢酸エチルの収率について。

大学の実験で酢酸エチルの合成を行いました。
このとき酢酸エチルの収率が1桁になってしまい、平均で30~40と聞いたのでショックです。何故こんなに少なくなっているのか分かりません。一つ思い当たるのは酢酸とエタノールと硫酸の混合液を十分時間加熱して還流を行ったのですが、その際に還流菅に流す水の勢いが弱かったことです。そもそも還流とは一体なんの為に行っているのかも分からなくて。乱文ですがどなたか助けてください。

Aベストアンサー

No.2です。操作はわかりました。おおよそ予想通りです。
つまり、酢酸とエタノールをほぼ等モルだけ混ぜ合わせていることになります。
反応の進行に伴って、水が生じますので、それを捕捉するために硫酸を通常よりも多めに使っています。
反応後の無水炭酸カリウムは硫酸の中和と、未反応の酢酸を不揮発性の酢酸カリウムにするためです。
CaCl2は脱水剤としての意味もあるかもしれませんが、主として、未反応のエタノールを除くためです。

収率が低かった原因は、おそらく冷却管の問題だと思いますが、炭酸カリウムや塩化カルシウムなどの固形物が多いはずですので、その固体中に含まれる酢酸エチルを効率的に取り出せなかった可能性もあります。
また、硫酸が少なかったり、水分が混入して収率が低下した可能性も考えられます。
もしも、フラスコ内に液体が残っていたようでしたら、目的物の留出が完了する前に蒸留を止めてしまったとも考えられます。

逆に、未反応のエタノールをCaCl2で完全に除けなかった場合には、酢酸エチルと一緒に出てきて、不純物として、見かけ上の収率を高めてしまう可能性もあるでしょう。

現実問題として、酢酸エチルと未反応のエタノールを完全に分けることが困難であることが問題であるようにも思えます。
以上が、収率を変動させる要因になると思いますが、参考になるでしょうか?

No.2です。操作はわかりました。おおよそ予想通りです。
つまり、酢酸とエタノールをほぼ等モルだけ混ぜ合わせていることになります。
反応の進行に伴って、水が生じますので、それを捕捉するために硫酸を通常よりも多めに使っています。
反応後の無水炭酸カリウムは硫酸の中和と、未反応の酢酸を不揮発性の酢酸カリウムにするためです。
CaCl2は脱水剤としての意味もあるかもしれませんが、主として、未反応のエタノールを除くためです。

収率が低かった原因は、おそらく冷却管の問題だと思いますが、炭酸...続きを読む


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