
化学の新演習で酢酸とエタノール及び少量の濃硫酸を加えてエステル化を起こすときに、
「濃硫酸の量を増やすと正反応、逆反応の速度と平衡定数はどう変化するか」
という問で、答えはわかるのですが、解説を読むと、
「濃硫酸は触媒なので平衡そのものは移動させない」
とありました。
エステル化について知らなかったので、ネットで調べると、
「濃硫酸の吸水作用により、エステル化で生じた水は吸収され、ルシャトリエの原理から水を増やす向き、つまり、エステル化を促進する向きに平衡が移動する」
という文献を見つけました。この考えには賛同できます。しかし、これでは濃硫酸により、平衡が右へ移動してしまった事になると考えられるため、新演習の解説、「濃硫酸は平衡そのものは移動させない」に矛盾すると思います。
そこで、
新演習の解説は誤っているのでしょうか?
それとも、僕の解釈が誤っているのでしょうか?
回答、よろしくお願い致します!!
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
そのあたりは微妙な問題です。
よくある「濃硫酸の脱水作用」というのが、この場合に妥当かどうかという話もあります。たとえば、濃硫酸の脱水と言っても何らかの化学反応を起こす場合は別として、気体中の水分を吸収するというのであれば、水の蒸気圧を低下させるという話になり、その場合に、濃硫酸の中(液体)と気体は別の相になっていて、平衡の議論になります。しかし、質問の例ではそうではなく、均一系です。しかも、濃硫酸と言いますが、加えたのが濃硫酸であっても、均一に溶けてしまったものは濃硫酸とは言えません。アルコールとかカルボン酸とかは、H+を放出する可能性があるという意味で水の親戚のようなものだからです。なので、気体と濃硫酸の場合と同様の議論はできないと考えるべきだと思います。もちろん、溶液の量と比較してた量の濃硫酸を加えるのであれば話は別ですけど、通常の用いる量の範囲内であれば大勢に影響はないでしょう。
そもそも、エステル化の際の濃硫酸の効果は硫酸の脱水作用によるものではありません。硫酸由来のH+によって反応が加速されるわけです。したがって、硫酸である必然性もありません。強酸であれば同様の作用を示します。しかし、塩酸や硝酸は水溶液で平衡の面から好ましくないために使われないだけの話です。塩酸であればHClの揮発性の問題もありますしね。
>エステル化で生じた水は吸収され
吸収されてどこに行くというのでしょうか?固体の乾燥剤を用いたのならともかく、均一の溶液ですから、反応系の外に水が出て行くわけがありませんよね?
No.2
- 回答日時:
そもそも
>化学の新演習で酢酸とエタノール及び少量の濃硫酸を加えてエステル化を起こすときに、
じゅなくて、単に硫酸のはずです。
定番実験ですので、化学の授業で何種類かの物は実験しているはずです。
酪酸などの有機酸と、ブタノールなどのアルコールとのエステル
酢酸とサリチル酸アセチルサリチル酸--アスピリン
サリチル酸とメタノールでサリチル酸メチル--サロメチール
硝酸とセルロース、またはグリセリンで、ニトロセルロースかニトログリセリン
・・・
すべてのエステル化反応は酸、または塩基の存在が触媒となる可逆反応です。収率を上げようとすると、アルコールを過剰に用いたり、混合物から生成物を取り除く必要があります。
アセチルサリチル酸の合成では、無水酢酸を利用しますね。
ニトロ化においては混酸を使ったはずです。
無水酸を使用する
濃硫酸の脱水作用を利用する
ディーン・スターク装置( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%82%A3 … )を使用する
問題集じゃ決して身につかない。実験や観察を伴ってはじめて理解できる物かもしれませんね。何時間も座学するより、短時間の実験が効果的なのですが・・。
私は高校の時に、上記のニトロ化以外は実験しましたね。
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酸の出す水素イオンがエステル化を加速させる。
濃硫酸の吸水反応は、濃硫酸+水蒸気の時のみ影響があるとみなせる。
つまり、この場合では濃(と言えるかは別として)硫酸による吸水反応は無視できる。
たとえ、吸水した分を考慮しても、吸水した水分子は反応系内なので、水分子そのものが分解されてなくなったわけではないため、平衡は移動しない。
以上の理解で正しいでしょうか?