COM管理人 大学受験アナリスト・予備校講師 昭和53年生まれ、予備校講師歴13年、大学院生の頃から予備校講師として化学・数学を主体に教鞭を取る。名古屋セミナーグループ医進サクセス室長を経て、株式会社CMPを設立、医学部受験情報を配信するメディアサイト私立大学医学部に入ろう. COMを立ち上げる傍ら、朝日新聞社・大学通信・ルックデータ出版などのコラム寄稿・取材などを行う。 講師紹介 詳細
※エネルギーギャップについて、詳しい説明はこちら ※共鳴安定化と吸収波長の関係は分子軌道計算によって説明することができるようになります。 ディープル うん。①では、各ベンゼン環の中でしか共鳴安定化できないから、エネルギーの高い波長の光、つまり短波長の光を吸収するんだ。その波長が260nm。これは紫外線の領域だから、人間の目には何も吸収が起こっていないようにみえる。だから、①の構造、つまりpH8. 0未満だと無色なんだ。 でも、②では広い範囲で共鳴安定化しているからエネルギーの低い光、つまり長波長の光を吸収する。それが500~600nmの光なんだ。これは人間の目に見える波長の光で緑色の光なんだ。この光がフェノールフタレインによって吸収されると、その補色、赤紫色が見えるんだ。 ディープル これがアルカリ性になったらフェノールフタレインが赤紫色になる理由だよ。 ファビー なんかちょっとわかった気がする!ありがと! ディープル あ・・うん。 ストーク おおっ、ディープルスゲェな。俺の説明をあれだけで理解して話したワケ? ディープル えっと・・・。有機化学は引きこもっていた時に勉強していたから。僕も酸塩基によって色が変わるのはなぜだろうと思っていたんだ。それをちゃんと説明するには有機化学の知識が要ると思って ストーク へぇ~独学でやってたんだ~。すごい。 ディープル ありがとう。 まとめ 今回は酸塩基指示薬の一つであるフェノールフタレインがなぜアルカリ性の状態で赤紫色になるのかを pH変化による構造変化、構造変化による共鳴安定化の視点から説明しました。 内容をもう一度復習してみると pHが8. 0以上になると、フェノールのOH基のHが外れて、電子が移動して②の物質ができる。この時にラクトン環が開裂する。 ②は①に比べて、π共役の長さが長く、共鳴安定化の度合いが大きいので紫外線と比べてエネルギーの低い可視光を吸収する。その結果として、フェノールフタレインは赤紫色に見える という形になります。 中高生はアルカリ性の溶液にフェノールフタレインを入れると赤紫色になるとだけ勉強しますが、その理由には大学で勉強する有機化学で説明される現象があるのです。 なぜ、色が変わるのか?不思議に思ったら、好奇心が湧いたら少し背伸びしてその理由を探索してみると面白いですね。
3〜pH10に変色域をもっており、pHがこの範囲より酸性側だと無色、塩基性側だと赤色 になる。 メチルオレンジ 酸性で赤、塩基性で黄 メチルオレンジ は 約pH3. 1〜pH4. 4に変色域をもっており、pHがこの範囲より酸性側だと赤色、塩基性側だと黄色 になる。 中和滴定をするときにどちらの指示薬を選択するのかについては次の滴定曲線を見ながら解説していこう。 中和滴定と滴定曲線 滴定曲線 とは、酸・塩基の滴下量に対して溶液のpHがどのように変化していくかを表したグラフである。 滴定曲線は、次の3STEPで見ていく。(酸に塩基を滴下していく場合) スタート時は酸しかないのでpHは7より低い 塩基を加えていくと段々とpHが上昇してくる 最終的にpH12前後で一定となる 塩基を一滴も加えていないSTARTのときは、酸しかないのでpHは7より低い。 そこに塩基を滴下していくと、pHは徐々に上がっていく。 最終的にGOALの位置までpHは上昇していく。 星の位置は中和点である。垂直な部分(pHが急激に上昇= pHジャンプ している部分:)の中心部が中和点を表している。 それでは、この滴定曲線を指示薬の変域と組み合わせてみよう。 薄い赤はフェノールフタレインの変色域であるpH8. 3〜pH10、薄いオレンジはメチルオレンジの変色域であるpH3.
を確認。
中和滴定に関する演習問題
問1
【】に当てはまる用語を答えよ。
酸・塩基反応を利用し、濃度が既にわかっている溶液(=標準液)を用いて、濃度不明の溶液(=試料)の濃度を求める操作を【1】という。
【問1】解答/解説:タップで表示
解答:【1】中和滴定
問2
【】に当てはまる器具名を答えよ。
中和滴定の流れは次の通りである。
010mol/ℓのNaOHが20mℓ必要であった。塩酸の濃度を求めなさい。 (解説・解答) 塩酸の濃度を χ (mol/ℓ)とおく。HClもNaOHも価数は1ですね。 【酸の放出するH + の物質量】= χ × ×1 mol 【塩基の放出するOH - の物質量】=0. 01× ×1 mol この2つが等しくなるから、 χ × ×1 = 0. 01× ×1 これを、 χ について解くと、 χ =0.