【復活求む!】惜しくも解散してしまったバンド|J-ROCK編

化学実験で銅(?)‐グリシン錯体の合成を行いました。
銅溶液(酢酸銅(?)1.0g、水15ml、エタノール10ml)にグリシン溶液(グリシン0.8g、水15ml)を加えることでまずcis錯体が生成され、それを加熱することでtrans錯体を得たのですが、なぜ最初にcis錯体が得られるのでしょうか。
また、cis錯体とtrans錯体とを同定するにはどのような方法があるでしょうか。

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A 回答 (1件)

>なぜ最初にcis錯体が得られるのでしょうか。


このような現象を「速度論支配」と「熱力学支配」の反応と呼びます。
最初に出来る化合物の方が熱力学的には不利でも生成反応の速度が大きい(反応の活性化エネルギーΔE‡が小さい)ために一方的にそちらが出来ます。
ところが熱力学的にはもう一方の異性体の方が安定(生成のギブス自由エネルギーが負で絶対値が大きい)だとそちらの方へ熱エネルギーで変化してしまいます。
cis体とtrans体はスペクトルなどが全く違いますから簡単に同定出来ます。
この辺は丸善刊、日本化学会編の「実験化学講座」の「無機化合物の合成」の巻を読んで下さい。
なお上記叢書は膨大なので大学の図書館で探して下さい。初版、新版、第三版、続版、第五版などがあり重複はないので、全部で百冊ぐらいあります。
第三版あたりに「無機化合物の合成」I、II、IIIがあると思います。
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この回答へのお礼

とても分かりやすい回答ありがとうございます!
参考になる文献も教えていただけてとても助かりました。図書館で探してみたいと思います。

お礼日時:2010/01/06 18:53

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Qコバルトの錯体について質問です。

塩化コバルト(2)とエチレンジアミンなどから、trans-[CoCl2(en)2]Cl・HCl・2H2Oを合成し、それから[CoCl2(en)2]Clを合成するという実験をしました。

塩化コバルト(2)を水に溶かし、エチレンジアミンを加え、これに空気を2時間激しく通して、コバルトを2価から3価へ酸化をする、という操作があったのですが、初めからなぜ3価のコバルトを使わなかったのでしょうか?
3価のコバルトはあまり安定ではないと聞いたことがあるような気がしたので、錯体を作れば安定に存在できるのかな、とか考えていましたが、
ここで調べていたら、2価だと置換活性で、3価は置換不活性ということが書いてありました。
ということは、3価では反応しにくいから、2価を使ったということでしょうか。
なぜ2価と3価では、活性不活性があるのでしょう?また、安定不安定はなぜそうなるのでしょうか。

あと、今回の実験では、trans-[CoCl2(en)2]Clが初めにできて、それからcis-[CoCl2(en)2]Clを作りました。
これは、立体障害などからtransのほうが安定なので、先にtransができたのではと考えましたが、
原因はそれだけでしょうか?また、cisからtransを作ることはできるのでしょうか?。

塩化コバルト(2)とエチレンジアミンなどから、trans-[CoCl2(en)2]Cl・HCl・2H2Oを合成し、それから[CoCl2(en)2]Clを合成するという実験をしました。

塩化コバルト(2)を水に溶かし、エチレンジアミンを加え、これに空気を2時間激しく通して、コバルトを2価から3価へ酸化をする、という操作があったのですが、初めからなぜ3価のコバルトを使わなかったのでしょうか?
3価のコバルトはあまり安定ではないと聞いたことがあるような気がしたので、錯体を作れば安定に存在できるのかな、とか考えていましたが、
こ...続きを読む

Aベストアンサー

>なぜ2価と3価では、活性不活性があるのでしょう?

d電子の数の違いについて、
Co((3))はd電子が6つなので、強配位子場のとき配位子場安定化エネルギーが最も大きいため、配位子をよく引き付ける。
(詳しいことは配位子場理論をどうぞ)

また3価なのでより配位子の電子を引き付けやすい。

よって配位子の交換がおこりにくいと思われます。

もちろん分光化学系列によると、H2O<enなので、配位子がH2O(水に溶かしたとき)よりenが配位するほうが安定なので、十分時間がたてば、enが配位しているでしょう。

cis、transはやはり対称性の高いtransのほうが安定だと思いますね。
なのでcisからtransに変えることは可能だと思います。

私のわかる範囲で回答してみました。
参考になれば幸いです。

Q水酸化銅の合成

0.75gの硫酸銅五水和物を水3cm3で溶解した。その後、6Mのアンモニア水徐々に加えていく。濃青色溶液になったら、1Mの水酸化ナトリウムを6cm3加えた。また、アンモニア水を加えない場合はどうなるか、加えるアンモニア水の化学的容量(?)、1Mの水酸化ナトリウムを作るとき何gの水酸化ナトリウムを採取すればよいか、反応式、生成物の化学的容量(?)を求めよとありました。
水酸化ナトリウム量
4.0(g)/40(g/mol)=0.1(mol) 100cm3に定容 1.0(mol/dm3)
反応式
CuSO4・5H2O+H2O→Cu(OH)2+SO4 -2 +2H+ 4H2O
となると思ったのですが、Cu2+は4つのH2Oと反応して…
とういう説明を受けて、全てわからなくなってしましました。アンモニア水は2.0cm3らしいのですが、どのように出したのでしょうか?

Aベストアンサー

>6Mのアンモニア水徐々に加えていく。濃青色溶液になったら、1Mの水酸化ナトリウムを6cm3加えた。

水酸化ナトリウム水溶液を加えた後の変化が書かれていません。これは
(1)硫酸銅+アンモニア水+水酸化ナトリウム
(2)硫酸銅+水酸化ナトリウム
の違いを聞いたものですね。

実験はやられたのですか。やってみれば分かると思うのですが。それにしては一緒に書かれている量的な計算がうっとうしいです。ごちゃごちゃしていて何が問題なのかが分からなくなっています。

同じ手順の実験をやっていなくても普通の手順のものから判断せよということでしょう。普通の手順のものはたいてい高校ではやっているはずです。
念のため普通の手順を書きます。

硫酸銅水溶液にアンモニア水を加えます。青白色の沈殿が出ます。さらに過剰のアンモニア水を加えていきます。青白色の沈殿が溶けて濃青色の溶液になります。はじめに水酸化ナトリウムを加えた場合も青白色の沈殿が生じます。この沈殿にアンモニア水を加えるとやはり沈殿は溶けて濃青色の溶液になります。

「これを逆にやるとどうなるか?」という問題なのでしょうね。
アンモニアは加える量が書かれていませんので過剰に加えると考えることにします。すると後から水酸化ナトリウムを加えても沈殿は生じないと考えられます。でもやはり加える量によるでしょう。そこでこの時の水酸化ナトリウムと硫酸銅の量関係を考えます。

硫酸銅結晶0.75gは(3/1000)molです。水酸化ナトリウムは(6/1000)molです。ちょうど水酸化銅を作るだけの分です。

(3)硫酸銅+アンモニア水(水酸化物沈殿)+アンモニア水(溶解)
(4)硫酸銅+水酸化ナトリウム(水酸化物沈殿)+アンモニア水(溶解)
(3)(4)を比べると(3)での方がアンモニアをたくさん含んでいます。すると(3)に(4)での水酸化ナトリウムと同じ量の水酸化ナトリウムを加えてもあたらに水酸化物の沈殿は生じないと考えていいのではないでしょうか。

補足 1M水酸化ナトリウムはかなり濃いです。全体では等量でも入れたところでは過剰の水酸化ナトリウム水溶液が入ってきたのと同じということになりそうです。加えた後よくかき混ぜるということが必要でしょう。
(3)と(4)とで生じる水酸化銅の沈殿は普通にやると見かけの違いがでてきます。(4)の方が青みが強くてどろっとしています。過剰の水酸化ナトリウムに対して両性元素的な反応をしている様です。水酸化アルミニウムの沈殿がどろっとしているのと似ています。0.1M程度以下に薄めた水酸化ナトリウムだとさらっとしてきます。

>6Mのアンモニア水徐々に加えていく。濃青色溶液になったら、1Mの水酸化ナトリウムを6cm3加えた。

水酸化ナトリウム水溶液を加えた後の変化が書かれていません。これは
(1)硫酸銅+アンモニア水+水酸化ナトリウム
(2)硫酸銅+水酸化ナトリウム
の違いを聞いたものですね。

実験はやられたのですか。やってみれば分かると思うのですが。それにしては一緒に書かれている量的な計算がうっとうしいです。ごちゃごちゃしていて何が問題なのかが分からなくなっています。

同じ手順の実験をやってい...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。

Q銅イオンにアンモニア水を加えた場合

先日、高校のテキストを読み返していたら銅イオンの反応ところの補足事項に目が留まりました。
銅イオンを含む水溶液に塩基を加えると
Cu^2 + 2OH^→ Cu(OH)2
となることは理解しているのですが、この塩基がアンモニア水である場合では反応が違うと補足されているのです。
何がどう違うのかどうしてもわかりません。
どなたか教えていただきませんか?? 

Aベストアンサー

 その違いというのは、小量のアンモニア水と過剰量のアンモニア水
を加えた際の違いだと思います。

銅イオンは水中で[Cu(H_2O)4]~2+ の水和イオンで青色をしており、
そこに少量のアンモニアや水酸化ナトリウムを加えると水酸化銅(II)
を生成します。 Cu^2+ + 2OH^- → Cu(OH)_2
ちなみにアンモニアは水溶液中で
      NH_3 + H_2O⇔NH^4+ + OH^-
の平衡状態で存在しています。だから上のように反応します。
 
しかし、過剰量では 
Cu(OH)_2+4NH_3→[Cu(NH_3)_4]_2++2OH^-
のように反応してしまい、水酸化銅(II)の沈殿がとけてしまい、テトラアンミン銅(II)イオンの深青色溶液になってしまうことから、その教科書には反応が違うとして記されているのだと思います。
わかりにくい説明で申し訳ありません。 
    

Q再結晶後のアセチルサリチル酸について

学校でサリチル酸と無水酢酸からアセチルサリチル酸の合成と再結晶の実験を行いました。

再結晶したアセチルサリチル酸は無臭で結晶が細かかったけど、先生が持ってきた瓶の中に入っていたアセチルサリチル酸は酢酸?みたいな臭いがして結晶が大きかったです。

先生は不純物が入っているから臭うと言っていましたが、不思議に思ったので本で調べてみるとアセチルサリチル酸は湿った空気中で加水分解して酢酸とサリチル酸になるとあったので、瓶の中で酢酸とサリチル酸(不純物?)ができたので臭いがしたと言うことであってるんでしょうか?

それであっているなら、なんで再結晶した後のアセチルサリチル酸は加水分解して酢酸とサリチル酸にならなかったのでしょうか?

Aベストアンサー

酢酸の臭いがしたのならば考えられることは2つです。
(1)アセチルサリチル酸が加水分解した。
(2)未反応の酢酸(無水酢酸)が不純物として残っていた。
 ※酢酸は有機溶媒中でも二量体を作って溶けるので混入しやすい。

>なんで再結晶した後のアセチルサリチル酸は加水分解して酢酸とサリチル酸に
ならなかったのでしょうか?
いい質問だと思います。
実は水が存在するところでは加水分解は徐々に進行しているのです。
ただ、有機反応は共有結合の変化が必要で、時間がかかるものが多いのです。
目の前のアセチルサリチル酸もわずかに加水分解していたのでしょうが、
できてからの時間が少ないので気が付かない量だったと思います。
これに対してビンのなかのアセチルサリチル酸は水分は少ないものの、
反応する時間は十分にあり、ビンをあけるたびに入り込んだ水蒸気よって
反応が進行していったと思います。

また、結晶の大きさについては再結晶させる速度の違いだと思います。
それよりも結晶の形状に注目してください。板状、塊状、針状などの
いろんな結晶の違いがあります。

実験中の見た目や臭いの観察もよくできていると思いますし、疑問点を
他人に聞くのではなく、自分で調べてから他人に聞くところも好感がもてます。

ところで、アセチルサリチル酸は最も古い化学合成薬品で解熱・鎮痛に
使われました。それ以前の薬品は本草といって植物体や動物の特定の
器官などを粉末にして精製したものでした。ただ、アセチルサリチル酸も
薬効は天然物に近く、基本的には柳(サリシン)から取れるサリチル酸の
効果です。ただ、サリチル酸はフェノール部分が粘膜に対して変成作用を
持ちますので、これをブロックするためにアセチル化したのです。
いわば、化学変化によって薬効を増したのではなく、副作用を低減させた
薬品だったのです。

現在ではアセチルサリチル酸よりも優れた解熱・鎮痛剤が開発されて、
アセチル・サリチル酸の教科書的な薬品としての意味は無くなっています。
しかし、現在もアスピリン(アセチルサリチル酸の商品名)はバイエル社の
主力商品であり、世界の薬品売り上げのNo.3の地位を保っています。
その理由はアセチルサリチル酸に抗血栓作用が発見されたからです。
これによりアスピリンはオンデマンドな商品ではなく、オールウェイズユース
の商品として生まれ変わったのです。

酢酸の臭いがしたのならば考えられることは2つです。
(1)アセチルサリチル酸が加水分解した。
(2)未反応の酢酸(無水酢酸)が不純物として残っていた。
 ※酢酸は有機溶媒中でも二量体を作って溶けるので混入しやすい。

>なんで再結晶した後のアセチルサリチル酸は加水分解して酢酸とサリチル酸に
ならなかったのでしょうか?
いい質問だと思います。
実は水が存在するところでは加水分解は徐々に進行しているのです。
ただ、有機反応は共有結合の変化が必要で、時間がかかるものが多いのです。
目の前のアセチ...続きを読む

Qコバルト錯体の合成法について

トリス(オキサラト)コバルト(3)酸カリウム三水和物の合成の反応等について教えてください。

合成方法は
まずシュウ酸2水和物とシュウ酸カリウムを水に溶かし、ここに炭酸コバルトを加え、二酸化鉛を加え、さらに酢酸を加え攪拌しながら放置します。すると沈殿が発生するのでこの沈殿を取り除き、残った溶液にエタノールを加えます。すると、また沈殿が発生するのですがこの沈殿がトリス(オキサラト)コバルト(3)酸カリウムです。

この合成の反応機構を教えてください。調べた結果、二酸化鉛はCo(2)→Co(3)へと酸化させるために使ったのではないかということが分かりましたが、それであっているのかと、途中でできた沈殿が何か、酢酸やエタノールはそれぞれ何のために加えたかなどを教えてもらえると助かります。

Aベストアンサー

興味があって、調べてみました。
(考えたけど答えが出なかったので)

反応式は以下。

CoCO3+H2C2O4→CoC2O4+H2O+CO2
   (シュウ酸)

2CoC2O4+4K2C2O4+PbO2+4HC2H3O2→2K3[Co(C2O4)3]+
    (シュウ酸カリウム)(酢酸)
2KC2H3O2+Pb(C2H3O2)2+2H2O
(酢酸カリウム)(酢酸鉛)

1)鉛は Co((2))からCo((3))への酸化剤
2)途中で取り除く沈殿は 未反応のPbO2
3)酢酸の役割は2番目の式
4)エタノールは目的の錯体を沈殿させるため
  (エタノールに溶けない)

Q水酸化ナトリウム水溶液でガラス片を溶かす実験

 耐アルカリ性容器に、水酸化ナトリウム水溶液を入れてガラス片を浸し、長時間常温で放置してその浸食度合いを調べてみたいと思います。

 苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)はガラスの表面を溶かして薄くしてしまう、ということは知っていますが、実際にどのくらい浸食されるかを確かめてみたいのです。勉強や自由研究のためではなく、単なる好奇心です。


 「水溶液を入れた容器の蓋は閉めておく・開けておく」、「換気の良い所に置く・別にそうしなくて良い」など、またそのほかにも、何か留意点はあるでしょうか?

 劇薬はやはり怖いので、5%以下のものを扱おうと思いますが、廃棄と、目や皮膚の防備に充分に気を付ければそれより高濃度にしても大丈夫でしょうか?

Aベストアンサー

以下の点で目に見えたり、計量できるような変化はないと思います。
(1)常温
水酸化ナトリウムがガラスを溶かすためには、かなりの温度が必要です。

(2)5%
ガラスを溶かすためにはほぼ飽和の水酸化ナトリウムが必要です。

ホットプレートなどの上にガラス板をおいて、水酸化ナトリウム水溶液では無く、
固体の水酸化ナトリウムの粒をのせて、数日放置してからガラスをよく洗って、
へこみ方を調べるのはどうでしょうか?

この実験は有毒ガスなども発生しません。
水酸化ナトリウムが皮膚につかないようにすればいいだけです。

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ナイロン6ー10

よろしければ以下の問いにお答えください。
今後の参考にどのように調べればよいかも教えていただけたらと思います。

ナイロン6-10について
(合成実験を行ったあとの課題)
(1)理論的には分子量は無限大になるはずだがなぜ途切れるのか。(分子量はどのようにしてきまるか??)
(2)ナイロンの手本は絹だが絹はアミノ酸が重合したものでナイロンはジアミンとカルボン酸から作られている。アミノ酸を使わないのはなぜ??
(3)なぜ塩基をいれなくても反応するのか??

Aベストアンサー

ポリマーは専門外なので有機化学の一般常識(ポリマーも含む)の内でのお答え:
(1)分子量が増大するにつれ拡散定数(D)が低下し、原料とポリマー末端が出会う効率が下がるため、より低分子のポリマーとの競争が不利になる。ポリマーが長くなるにつれ末端がポリマーの鎖で囲まれ原料が近づき難くなる。(リビング重合などは反応点が限られるために競争がほとんど無く幾らでも長くなれます)
(2)絹はポリペプチドの「絹フィブロイン」から出来ています。アミノ酸の重合ではアミノ酸のカルボキシル基を酸塩化物に出来ないので(壊れるから)反応を促進させることが難しい。反応条件下でポリペプチドが逆反応でアミノ酸に分解することを防ぐことが困難。ポリペプチドが繊維として用いることの出来るためには変性を防ぐ必要があるがそのためには反応条件が穏和でなくてはならない。などなど…。--;)
(3)原料の記述がありませんがヘキサメチレンジアミンと塩化セバコイルから作るのでしょうか?それならヘキサメチレンジアミンが十分強い塩基なのでこれが塩基として消費されるからです。もったいない!

Q硫酸銅水溶液に水酸化ナトリウムを入れたら・・・

硫酸銅水溶液(50mg-Cu/L)に水酸化ナトリウムでpH7.5に調整したところ、茶褐色の析出物が沈殿しました。
最初は銅の水酸化物かと思っていたのですが、化学辞典などで調べると水酸化銅は青色とのことです。
一体この茶褐色のものは何なんでしょう?銅はナトリウムよりもイオン化傾向が低いので、銅が析出したってことでしょうか?

Aベストアンサー

茶褐色の沈殿は酸化銅(II)の水和物 CuO・xH2O だと思います[1]。
 Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 → CuO + H2O
もし緑色の沈殿がまじっていたら、それは塩基性硫酸銅だと思います[2]。
実験に使ったNaOH水溶液があまりよいものではなくて、空気中の炭酸ガスが溶け込んでいたなら、塩基性炭酸銅もできるかもしれません[3]。
いずれにせよ、還元剤が入っていない限り、金属銅が析出することはないです。

実験の目的は水酸化銅 Cu(OH)2 を得ることでしょうか?それでしたら、アンモニア水で一度アンミン錯体にしてからNaOHで処理すると、きれいに作れますよ[4]。

[1] 理化学辞典(岩波書店)
[2] http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1696914.html
[3] すいません、当てずっぽうです。
[4] 実験化学講座(丸善)の古い版のどれ


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