No.3ベストアンサー
- 回答日時:
どのような説明方法がfumihisaさんの思考経路にぴったり合って、分かりやすいのかはわかりませんが、結局、私もrei00さんも同じ事を説明している訳です。
しかし、人それぞれ思考回路が違うので、説明の仕方も変わってきます。
私の説明に対する補足的な説明をします。
炭素原子を並べたときに2本の手が余るところまでは理解したのですよね。
この2本の手同士がつながったら、丁度、人間がからだの前で自分の手の平を合わせたように輪が1つ出来ます。1つの炭素上でこのような輪は実在しませんが・・・・
分かり難ければ、2つの炭素原子から2つの2重結合(つまり3重結合)が出来るので、1つの炭素当たり1つの2重結合ができます。
構造はさておき、炭素原子が並んだときに両端を除いて、鎖の中の炭素は1つ当たり、不飽和度が1と言うことを言いたいのです。そして両端は手が1つ余っているので、もう一つ環が出来て、結局C+1が不飽和度になるのです。
水素が2原子で環構造、または2重結合が1つ消失していくことはご理解いただけますか?
2つで1つずつ減るので、1つの水素原子では1/2だけ減ります。
そこで不飽和度は-H/2だけ減るのです。
なぜ、2つの原子で環構造が1つずつ減っていくのかは水素原子の手の数が1だからです。
ハロゲン原子も手の数が1なので、不飽和度の計算において水素とハロゲンは区別されません。
窒素は3本の手をもっていて、主鎖に入るときに2本を使い1本残っているので2個の原子で1つの環を作ります。
よって2個の原子で不飽和度を1つずつ高めていくので、1つ当たりでは+1/2つまり+N/2となります。
酸素は手の数が2本で鎖の中に入ってしまうと余分な手がないので、不飽和度を高めたり低めたり出来ません。影響を与えることが出来ないのです。
アルカンやアルケンの説明をしたのは蛇足でしたね。
炭素鎖を中心において両側に出た手の数を考えていくとアルカンやアルケン、アルキンの基本的な炭素と水素の数の計算式も簡単に理解できることを言いたかったのですが、不飽和度の理解には蛇足だったようです。
結局、安定な化合物は手の数が全部満たされていて、計算上満たされていない場合は、環を作るか2重結合か3重結合などの不飽和結合を作っている訳ですから、元素の種類ではなく、その元素を構成する原子が何本の手をもっているかが重要なわけです。
やはりrei00さんの説明の方が簡潔で分かりやすいかな。
No.2
- 回答日時:
先ず炭化水素で説明します。
炭素鎖を下記のように書くと水素は各炭素の上下に付きます。つまり,水素の数は炭素の数の2倍(2C)です。H H H H
| | | |
ーCーCー・・・・・・ーCーCー
| | | |
H H H H
これだけでは両端の炭素の手が余っていますのでここにも水素が必要です。結果,水素原子の数は 2C+2 になります。
ここから,二重結合あるいは環を作るには水素を取って新たなCーC結合を作る必要があります。CーC結合1つ作るためには水素2個取らなければいけません。いま不飽和度(二重結合及び環の数)をUSとすると,不飽和度の2倍の数の水素が減っていることになりますから,実際に存在する水素の数は H=2C+2-2US になります。
これを変形して, US=(2C+2-H)/2 です。
次に窒素が入った場合も同様に考えます。飽和炭化水素に窒素が入るという事は「CーH⇒CーNーH」や「CーC⇒CーNーC」の変化を考える事になります。ここで窒素原子は結合の手が3本ありますので,窒素原子の余った1本の手にも水素を付ける必要が生じます。結果,飽和の含窒素化合物の水素原子の数は,飽和炭化水素の場合より窒素原子の数(N)分だけ多い 2C+2+N になります。
不飽和度をUSとして上記と同じように水素原子の数を考えると,H=2C+2+N-2US になります。これを変形すると,US=(2C+2+N-H)/2 になり,整理するとお書きの『 1+C-H/2+N/2 』になります。
なお,同様に考えると酸素が入った場合は炭化水素の場合と同じ式で計算できることも解ります。ついでに,ハロゲンが入った場合はハロゲン(X)も水素原子として数えます。
以上まとめると,不飽和度USは,US=(2C+2+N-H-X)/2 で求まります。なお,お書きの式よりも,この形の式で覚えておく方が解り易い(理解し易い)と思いますが・・・。
かなり分かりやすい説明です
感動です
あと
なお,同様に考えると酸素が入った場合は炭化水素の場合と同じ式で計算できることも解ります。ついでに,ハロゲンが入った場合はハロゲン(X)も水素原子として数えます。
の部分ですが
酸素とハロゲンの部分がいまいちピンときません
お願いいたします。
No.1
- 回答日時:
不飽和度というのは、分子中にある2重結合か環構造の数を表す訳ですよね。
炭素の手の数は4本、水素は1本、窒素は3本、ハロゲンは1本、酸素は2本ですよね。
まず、炭素だけを考えます。
炭素が1列にn個並んだとき、2本の手は炭素同士がつながるのに使われるので、1個の炭素で2本の手が余ります。
この余った手がつながると、1つの環構造をつくるので、炭素ひとつに対し不飽和度は1つとなります。
両端の炭素は手が3本余っていて、ひとつの環構造を作ってもさらに1本残っています。
この両端に余った手同士で1つの環が出来るので、結果として炭素の数+1が不飽和度となります。
水素の手の数は1本なので、2個の水素が付加することによって、先ほどの環が1つ消失します。
よって、H/2だけ減少しますからC+1からそれを引きます。そのように考えていくと手の数が3本のNは+N/2となることは、簡単に理解できるはずです。
このように手の数によりますので、ハロゲンは-X/2となります。また、酸素は不飽和度に関係しません。
いくつ入っても、入らなくても同じです。
同じように考えていくと、飽和炭化水素のときに水素の数が2n+2(nは炭素の数)、や2重結合が1個のアルケンは2n,同じく3重結合が1個のアルキンは2n-2となります。
2重結合や3重結合の数が増えたときも簡単に計算できますよね。
誠に有難うございました。
不飽和度というのは、分子中にある2重結合か環構造の数を表す訳ですよね。
炭素の手の数は4本、水素は1本、窒素は3本、ハロゲンは1本、酸素は2本ですよね。
まず、炭素だけを考えます。
炭素が1列にn個並んだとき、2本の手は炭素同士がつながるのに使われるので、1個の炭素で2本の手が余ります。まではわかったのですがその後がいまいちぴんと来ませんおねがいいたします。
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