重要なポイント
定量的な有機化学は、各族の一般式と、モル質量や燃焼の計算を組み合わせる。一般式はその族がもつ水素の数を示し、つり合った反応式はどれだけの酸素が必要かを示す。
- パイ結合または環が 1 つにつき水素が 2 個減る。アルカン CₙH₂ₙ₊₂、アルケンとシクロアルカン CₙH₂ₙ、アルキン CₙH₂ₙ₋₂、飽和アルコール CₙH₂ₙ₊₂O である。
- モル質量は原子量の和で、元素の質量パーセントは、式中のその元素の総質量をモル質量で割ったものである。
- CₓH_y の完全燃焼には x + y ÷ 4 mol の O₂ が必要で、x mol の CO₂ と y ÷ 2 mol の H₂O が生じる。
- つり合った式は、両辺の各元素を数えて確かめる。分数の係数が出たら 2 倍する。
主な式
alkane CₙH₂ₙ₊₂alkene CₙH₂ₙalkyne CₙH₂ₙ₋₂CₓH_y + (x + y ÷ 4) O₂ → x CO₂ + (y ÷ 2) H₂O% C = 12.01 x ÷ M × 100
例題
ブタン C₄H₁₀: M = 4 × 12.01 + 10 × 1.008 = 58.12 g/mol で、炭素の含有率は 48.04 ÷ 58.12 = 82.7 %。燃焼には 1 mol あたり 4 + 10 ÷ 4 = 6.5 mol の O₂ が必要で、4 CO₂ と 5 H₂O が生じる。分数をなくすため 2 倍にして 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O。
よくある間違い
- 分子中の酸素が燃焼に必要な O₂ を減らすことを忘れること。
- 質量パーセントを求めるとき、原子量ではなく原子の個数を使うこと。
- 最終的なつり合った式に、整数でない係数を残すこと。
練習
このトピックの練習問題で力試しをしましょう:化学式と量的関係