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質問です。「酸素とグルコースの酸化還元反応式」を求めたいのですが、酸素の半反応式はO2+4H++4e- → 2H2O
だというのはわかるのですが、グルコースの半反応式がわかりません。良ければ、グルコースの半反応式の求め方も、ふまえて酸化還元反応式の解き方を教えて頂けるとうれしいです。

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A 回答 (2件)

酸素が総て-2、水素が総て+1価の酸化数を持つと


仮定すると、
C6H12O6の炭素原子の形式酸化数は、+0
CO2の炭素原子の形式酸化数は、+4

だから6つの炭素原子を総て4価に酸化するには、24個の電子が要ります。
よって、

C6H12O6 + 6 H2O → 6 CO2 + 24 e^- + 24 H^+

または、

6 CO2 + 24 e^- + 24 H^+ ←→ C6H12O6 + 6 H2O
E = ?? V

と表現します。

あとは、電子の授受が0になるように最小公倍数で合わせれば、
おのずと馴染みの式

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

が算出されます。
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この回答へのお礼

Juliusさんにお世話になるのは2度目です。
前回は「過マンガン酸カリウムとグルコースの酸化還元反応」を求める時でした。
今回、グルコースの半反応式が、とても参考になり助かりました。いつもお早い回答で本当にありがとうございます。

お礼日時:2004/04/27 10:58

↓の回答は、



「24個の電子が要ります。」
ではなくて、
「24個の電子が奪われる必要があります。」

に訂正します。
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はじめまして、早速ですが「過マンガン酸カリウムとグルコースの酸化還元反応式」の求め方がわかりません。良ければ教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

>もし良ければ、硫酸酸性条件の時の酸化還元反応について、
>もう少し詳しく説き方と教えていただけないでしょうか。

グルコースを完全燃焼させるのに、酸素を使わないで
過マンガン酸カリウムを使った場合を求めるだけです。

教科書に出てくる酸化還元の式:
MnO4^- + 8 H^+ + 5 e^- → Mn^2+ + 4 H2O ...(1)
O2 + 4 H^+ +4 e^- → 2 H2O ...(2)

から電子e^-のやりとりを消去するために
(1) * 4 - (2) *5で両辺を足し合わせると、

4 MnO4^- + (32-20) H^+ + (20-20) e^- - 5 O2 → 4 Mn^2+ + (16-10) H2O
4 MnO4^- + 12 H^+ → 4 Mn^2+ + 6 H2O + 5 O2

但しこんな反応は紙の上での話ですので、
4 MnO4^- + 12 H^+ → 4 Mn^2+ + 6 H2O + 10 [O]...(3)
と書き直しました。
[O]は酸化剤として働いている(O^2- + 2 e^-)ことを
示すため[,]でくくりました。

一方グルコースの燃焼の式は
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O...(4)

ですので、
(3)*6 + (4)*5で両辺を足して酸素の項を除去します。

24 MnO4^- + 5 C6H12O6 + 72 H^+ + 30 O2 → 24 Mn^2+ + 30 CO2+ (36+30) H2O + 60 [O]
24 MnO4^- + 5 C6H12O6 + 72 H^+ → 24 Mn^2+ + 30 CO2+ 66 H2O...(5)

最後にMnO4^-とH^+の対イオンがK+, SO4^2-だとすると、
24 K^+ + 36 SO4^2-が両辺に加わり、

24 KMnO4 + 5 C6H12O6 + 36 H2SO4 → 12 K2SO4 + 24 MnSO4 + 30 CO2 + 66 H2O...(6)
------------------------------------
別の解法:

グルコースの炭素の形式酸化数は0, CO2の炭素の形式酸化数は4+
なので、例えばグルコースの酸化を無理やり
C6H12O6 → 6 C^4+ + 6 H2O + 24 e^- ...(7)
と書いてしまえば、
(7) * 5 + (1) * 24 で電子の授受を消去することにより
いきなり
24 MnO4^- + 5 C6H12O6 + 112 H^+ → 24 Mn^2+ + 30 C^4+ + 126 H2O +
という式になります。
しかしながら、C^4+は、CO2の形で排出されますので、
改めて(2)式で補正を掛けることにより(5),(6)式が算出されます。

>もし良ければ、硫酸酸性条件の時の酸化還元反応について、
>もう少し詳しく説き方と教えていただけないでしょうか。

グルコースを完全燃焼させるのに、酸素を使わないで
過マンガン酸カリウムを使った場合を求めるだけです。

教科書に出てくる酸化還元の式:
MnO4^- + 8 H^+ + 5 e^- → Mn^2+ + 4 H2O ...(1)
O2 + 4 H^+ +4 e^- → 2 H2O ...(2)

から電子e^-のやりとりを消去するために
(1) * 4 - (2) *5で両辺を足し合わせると、

4 MnO4^- + (32-20) H^+ + (20-20) e^- - 5 O2 → 4 Mn^2+ + (16-1...続きを読む

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リン酸を水酸化ナトリウムで滴定する実験をしたのですが、リン酸溶液が明らかにpH=7付近でpH緩衝能を示すのはなぜですか?

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下記サイトの記述も参考になるかもしれません。

 ・http://www.gls.co.jp/tech/usage_of_hplc/p2_4.html
 ・http://forum.nifty.com/fchem/log/rika/1602_main.html

参考URL:http://www.gls.co.jp/tech/usage_of_hplc/p2_4.html, http://forum.nifty.com/fchem/log/rika/1602_main.html

リン酸の解離平衡は・・・

  H3PO4 ←→ H(+) + H2PO4(-) pK1 = 2.15
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 pH = 7 付近は pK2=7.20 近くですので,H2PO4(-)[NaH2PO4]と HPO4(2-)[Na2HPO4]の1:1溶液になっています。これは pH=7 付近になるリン酸緩衝液の組成にほぼ相当します。そのため,緩衝能を示します。

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今週の化学実験の時間にリン酸を水酸化ナトリウム滴定し、滴定曲線を書くという実験を行いました。
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2)フェノールフタレインの変色点を求める。この値が、リン酸の第二当量点を求めるために適当かどう  かを評価する。
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3)半当量点でのpHがpKaに等しいとしてリン酸のpK1とpK2を、滴定曲線から求める。
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提出が来週の火曜日なので、できるだけ早めに回答していただけるとありがたいです。

Aベストアンサー

(2)

第2当量点のpHは、生じる 「HPO4^2-」の不均化反応、

2HPO4^2- ⇔ H2PO4^- + PO4^3-

が、他の反応と比べて特に進み易いので、[H2PO4^-]≒[PO4^3-] と見做せるから、

pH≒(pK2+pK3)/2 と近似できます。


これをP.Pの変色域と比較して評価すればよい気がします。

Qカチオンとアニオンとは?

最近、化学を勉強し始めました。
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Aベストアンサー

> カチオンとアニオンが分かりません。

 既に回答がありますが,カチオンとは (+) の電荷(正電荷)を持ったイオンの事です。日本語では「陽イオン」と言います。逆にアニオンは (-) の電荷(負電荷)を持ったイオンで「陰イオン」と言います。

 『最近、化学を勉強し始めました。』との事ですので,敢えて注意しておきますが,化学の用語で「プラスイオン」や「マイナスイオン」はありません。上記の様に「陽イオン」または「陰イオン」と言います。

> テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとありますが、

 何か勘違いしていませんか? でなければ,教科書が間違っています。「CN+」や「CN-」の「+」や「-」は正電荷を持っている事及び負電荷を持っている事を示していますから,「CN+」はカチオンで「CN-」はアニオンです。つまり,「CN+ カチオン」と「CN- アニオン」です。

> CNとCNカチオン、CNアニオンの結合次数を求めていますが、使用しているテキストには等核二原子分子しか記載されておらず、異核二原子分子は記載されていません。今求めています。
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 ここで,両原子の 1s 軌道の電子は結合には関与しませんので考えなくても良いです。で,両原子の電子1個を有する sp 軌道を使って C-N のσ結合が出来ます。さらに,両原子の py 軌道同士,pz 軌道同士の重なりによってπ結合2つが生じます。結果,CN 間は3重結合になります。

 残った軌道と電子をみると,炭素原子には電子1個の sp 軌道が,窒素原子には電子2個(孤立電子対)の sp 軌道がそれぞれ残っています。炭素の sp 軌道は窒素原子とは反対側,窒素の sp 軌道は炭素原子とは反対側,をそれぞれ向いていますので,結合に関与することはできません。したがって,その電子状態を書くと ・C:::N: となります。これが「CN」と書かれている構造です。ですので,より正確に書けば,炭素上の不対電子も示した「・CN」となります。

 この不対電子が存在する炭素の sp 軌道の電子を取り除いてやれば電子(負電荷)が1個減りますから -(-1) = +1 で「+」になります。これが「CN+」ですが,「+」電荷は炭素原子上にありますので「+CN」と書く方が正確です。

 さて,先の不対電子が存在する炭素の sp 軌道は電子を1個受け入れる事が可能です。ここに電子を受け入れた場合 +(-1) = -1 で「-」になります。これが「CN-」です。「-」電荷は炭素上にありますので「-CN」と書く方がより正確なのは先の「+CN」の場合と同じです。

 如何でしょうか。こうみれば「CN」も「CN+」も「CN-」もCN間の結合に関しては同じですね。勿論,炭素の sp 軌道上の電子の数はCN間の結合に影響が無いわけではありませんが,それを議論するのであれば『最近、化学を勉強し始めました』というレベルではないと思いますので・・・。

> カチオンとアニオンが分かりません。

 既に回答がありますが,カチオンとは (+) の電荷(正電荷)を持ったイオンの事です。日本語では「陽イオン」と言います。逆にアニオンは (-) の電荷(負電荷)を持ったイオンで「陰イオン」と言います。

 『最近、化学を勉強し始めました。』との事ですので,敢えて注意しておきますが,化学の用語で「プラスイオン」や「マイナスイオン」はありません。上記の様に「陽イオン」または「陰イオン」と言います。

> テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとあります...続きを読む

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

Qグルコースの酸化

 質問なんですが、グルコースのなかで最も酸化されやすい場所はどこなのでしょうか?教えてください。

Aベストアンサー

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環が開いた場合には、ここがアルデヒド基になります。

Q塩化tert-ブチルの合成

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この操作の中で水で洗浄した塩とはどういった物質なのでしょうか?

また洗浄後の水は酸性を示しました。
どういった理由からでしょうか?

教えて下さい。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

塩化tert-ブチルは水との反応で、比較的容易に加溶媒分解(SN1)されます。その割合はわずかでも、pH値はかなり大きく動きます。また、E1脱離がおこるかもしれません。
そのために水が酸性になったのでしょう。
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(CH3)3C-Cl → CH=C(CH3)2 + HCl

Q有機合成(n-ブチルアルコールから塩化tert-ブチル)

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よろしくお願いします。ログはNO,526530を
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Aベストアンサー

n-BuOH → t-BuClではなくて
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とりあえず、反応機構の違いを問うているんだと思います。
酸触媒でカルボカチオンが生じたあと、求核反応が起きるのですが、
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答えはわかります。

あと副生成物ですが、
アルコール自体が求核剤として働けばエーテルになりますし、
HClが脱離すればオレフィンになりますし(E1, E2型反応をチェックしましょう)、
転位が起きればクロロの位置が変わります。

一番起きそうな副反応は、この中ではE1脱離によるイソブチレンの生成の
ような気がしますが。


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