Login
Immutable PageDiscussionInfoAttachments
attachment:アスピリン_レポート原本.tex of hydrogen/基礎科学実験過去レポ

MMA

Attachment 'アスピリン_レポート原本.tex'

Download

   1 \documentclass[dvipdfmx,a4paper,12pt]{jsarticle}
   2 \usepackage{mathtools}
   3 \usepackage{amsmath}
   4 \usepackage{amssymb}
   5 \usepackage{multirow}
   6 \usepackage{amsfonts}
   7 \usepackage[italicdiff]{physics}
   8 \usepackage{tikz}
   9 \usepackage[version=3]{mhchem}
  10 \usepackage{chemfig}
  11 \usepackage{here}
  12 \usepackage{graphicx}
  13 \usepackage{latexsym}
  14 \usepackage{url}
  15 \usetikzlibrary{intersections, calc, arrows.meta}
  16 % 共通独自記号の定義
  17 \newcommand{\cdeg}{$\,^{\circ}\mathrm{C}$}
  18 \makeatletter
  19 \def\cefig#1{%
  20   \begingroup
  21   \setchemfig{atom sep=1.55em}%
  22   \setchemfig{bond offset=1pt}%
  23   \setchemfig{bond style={line width=.5pt}}%
  24   \def\CF@node@content{%
  25     \expandafter\expandafter\expandafter
  26       \printatom\expandafter\expandafter\expandafter
  27         {\csname atom@\number\CF@cnt@atomnumber\endcsname}%
  28       \ensuremath{\CF@node@strut}%
  29   }%
  30   \def\printatom##1{\vphantom{C}\smash{\ce{##1}}}%
  31   \chemfig{#1}%
  32   \endgroup
  33 }
  34 \makeatother
  35 \newcounter{num}
  36 \newcommand{\Rnum}[1]{\setcounter{num}{#1}\Roman{num}}
  37 \newcommand{\rnum}[1]{\setcounter{num}{#1}\roman{num}}
  38 % 終
  39 % 固有独自記号の定義
  40 
  41 % 終
  42 \title{中和滴定}
  43 \author{1年 I類 8クラス 2210632 宗村 キヤ}
  44 \date{令和4年5月16日}
  45 \begin{document}
  46 %\maketitle
  47 \begin{figure}[H]
  48     \includegraphics[width=130mm]{Asprine_Front.pdf}
  49 \end{figure}
  50 \section{10分間テスト}
  51 
  52 \subsection{今回の実験で使うサリチル酸と無水酢酸の物質量から生成するアセチルサリチル酸の質量(何グラム?)を計算せよ。}
  53 サリチル酸の分子量は138.12\,g/mol, 無水酢酸の分子量は102.09\,g/mol, それぞれ3.0\,gづつ使用するとする。ここから, それぞれの物質量$n_A,n_B$は, 
  54 \begin{align*}
  55 n_A=\frac{3.0}{138.12}=0.022\,\mathrm{mol} \\
  56 n_B=\frac{3.0}{102.09}=0.029\,\mathrm{mol}
  57 \end{align*}
  58  $n_A<n_B$であり, 式(\ref{chemeq:Asprine})より理論上生成するアスピリンの物質量は$n_A$であることが分かる。よって求める質量$m$は, アスピリンの分子量が180.16\,g/molであることから
  59 \[m=n_A\cdot180.16=3.9\,\mathrm{g}\]
  60 \section{目的}
  61 この実験では, 化学の基本である(1)ものを合成すること, (2)合成したものを精製することを, アスピリンを題材として行う。
  62 \section{原理}
  63 アスピリン(アセチルサリチル酸)は次の反応によりサリチル酸のアセチル化によって生成される。
  64 \begingroup
  65   \setchemfig{atom sep=1.55em}%
  66   \setchemfig{bond offset=1pt}%
  67   \setchemfig{bond style={line width=.5pt}}%
  68 \begin{equation}
  69   \chemfig{*6(=-(-OH)=(-COOH)-=-)}\ +\ \ce{(CH3CO)2O ->T[濃硫酸]}\ \chemfig{*6(=-(-OCOCH_3)=(-COOH)-=-)}\ +\ \ce{CH3COOH}
  70   \label{chemeq:Asprine}
  71   \tag{i}
  72 \end{equation}
  73 \endgroup
  74 \section{実験とその結果}
  75 %\renewcommand{\thefootnote}{[\roman{footnote}]}
  76 \renewcommand{\theenumi}{(\arabic{enumi})}
  77 \begin{enumerate}
  78   \item 薬包紙にサリチル酸2.9\,gをとった。そして, 乾燥した100\,mLビーカーに乾いた駒込ピペットを用いて無水酢酸3.1\,gをとり, 薬包紙のサリチル酸を加えた。濃硫酸を3滴加えてよく混ぜた。
  79   \item 湯浴に湯を加えて加熱した。その後, 先のビーカーを中の大きな塊を砕きながら湯浴上で加熱した。この間, 温度が上昇するにつれてビーカー中の白い固体がだんだん減っていった。目視で固体が見えなくなった時に, ビーカーを湯浴から下ろした。
  80   \item ビーカーをしばらく置いたのちに, 氷水に浸けて冷却した。200\,mLビーカーに150\,mLの水道水を入れて, 冷却したビーカーに生じた固体をガラス棒で砕いたものを掻き出した。このとき, ビーカーの壁面についた固体を可能な限り水道水で洗い出した。
  81   \item フブナーロートに湿らせたろ紙を乗せて, 200\,mLのビーカー中の液体を吸引ろ過した。ろ液で更に2回吸引ろ過をした。
  82   \item ろ液を少量試験管にとり, これに塩化鉄(\Rnum{3})(\ce{FeCl3})水溶液を1滴加えた。すると, 試験管内の液体は薄い紫色を呈した。
  83   \item エタノール4\,mLと水道水2\,mLをメートルグラスを用いて混合した。先のろ過で得られた固体をフブナーロートから可能な限り100\,mLビーカーに移し, 先の混合溶液6\,mLを加えて湯浴上で加熱した。これも目視で固体が見えなくなったところで湯浴からビーカーを下ろして, 氷水に浸けて結晶化させた。
  84   \item これを(4)と同様にして吸引ろ過を行った。今回のろ液に対しても塩化鉄(\Rnum{3})を1滴加えたところ, 試験管内の液体は薄い紫色を呈した。この紫は(5)の色と目視で区別がつかなかった。
  85   \item 得られた固形物をろ紙に挟んで十分に湿り気を吸い取ったのち, ろ紙ごと時計皿にのせて, 試料乾燥用の乾燥機で10$\sim$15分程度乾燥させた。試料の質量を電子天秤で秤ったところ2.6\,gであった。
  86 \end{enumerate}
  87  今回の実験で理論上生成するアスピリンの量$n_T$は以下の計算から0.021\,molである。
  88 \begin{align*}
  89 n_A=\frac{2.9}{138.12}=0.021\,\mathrm{mol} \\
  90 n_B=\frac{3.1}{102.09}=0.030\,\mathrm{mol} \\
  91 n_A<n_B\ \therefore\ n_T=n_A=0.021\,\mathrm{mol}
  92 \end{align*}
  93  よって, 今回の実験における収率$p$
  94 \[p=\frac{\frac{2.6}{180.16}}{n_T}\times100=69\,\%\]
  95 より69\,\%であった。
  96 \section{考察}
  97 \subsection{サリチル酸と無水酢酸の物質量の違い}
  98 今回, サリチル酸と無水酢酸を使ったが式(\ref{chemeq:Asprine})を見る限りではこれらは同量用意する必要がある。だが実験時に用いた量は無水酢酸のほうが多い。この差がある理由は, 無水酢酸が溶媒の役割を兼ねているからと考えられる。\\
  99  それゆえに, 原料として基準にするべきはサリチル酸の物質量である。これは式(\ref{chemeq:Asprine})を見てもアスピリンの物質量が理論上反応前のサリチル酸と無水酢酸の物質量のうち少ないほうに等しくなることからも推測される。
 100 \subsection{(5),(7)におけるサリチル酸検出反応の結果から分かること}
 101 (5)においてサリチル酸検出反応を行い紫色を呈した。ここから, フェノール類つまり未反応のサリチル酸が少なからぬ量存在することが分かる。また, (7)においても(5)と同じような呈色を示したので, 得られたアスピリンの純度はあまり高くないということが分かる。そのため, 先に求めた収率の値は現実よりも高い値になっていることが予想される。
 102 \subsection{再結晶の溶媒としてエタノールと水の混合溶液を使うのはなぜか}
 103 (7)においても, サリチル酸がろ液から検出されていることを鑑みるとサリチル酸はアスピリンよりも水に溶けにくい(0.2\,g/100\,mL水 (20\cdeg))\cite{bib:Saly}ことから溶媒としてエタノールが用いられるのは妥当であるが, 水を混合する理由は何であろうか。\\
 104  それは, エタノール単体ではアスピリンが溶けすぎてしまうからだと思われる。溶けすぎると何が問題になるかといえば, 冷却後も溶媒にアスピリンがより多く残ってしまうことである。そのようになると, 精製の過程でアスピリンの損失がより多くなり収率が下がってしまう。\\
 105  故に, 予め溶解度が適当な溶媒を水とエタノールの混合によって作る理由は, 冷却したときの溶解度がより低くなるようにして再結晶の効率を高めて収率を上げるためだと推測される。
 106 \subsection{この実験で初めに使うガラス器具(ビーカーとピペット)が乾燥している必要がある理由は何か}
 107 今回の実験で初めに使ったガラス器具は乾燥している必要があったが, その理由は無水酢酸が加水分解されてしまうからだと推測される。無水酢酸は次に示す反応によって酢酸に加水分解される。
 108 \begin{center}
 109   \ce{(CH3CO)2O + H2O -> 2CH3COOH}
 110 \end{center}
 111  加えて, 今回の実験には濃硫酸を用いるため水和熱による意図しない反応を防ぐことも要因に挙げられるだろう。
 112 \section{感想}
 113 今回の実験においては, 最初の手順としてサリチル酸と無水酢酸の混合を行ったが, これは間違いであった。実験中の待ち時間のほとんどが湯浴の温度上昇によるものであった。ゆえに, 予め湯を取って加熱している間に(1)の行程を済ませるべきであった。
 114 \begin{thebibliography}{99}
 115   \bibitem{bib:Saly} ICSC: 0563 - サリチル酸, 国際化学物質安全性カード,国際労働機関(ILO), \url{https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_lang=ja&p_card_id=0563&p_version=2}
 116 \end{thebibliography}
 117 \end{document}

Attached Files

To refer to attachments on a page, use attachment:filename, as shown below in the list of files. Do NOT use the URL of the [get] link, since this is subject to change and can break easily.
  • [get | view] (2022-11-28 18:06:58, 764.0 KB) [[attachment:MO_レポート原本.docx]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:13:18, 658.3 KB) [[attachment:MO_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:01:23, 3.3 KB) [[attachment:fsebcommon.sty]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:14:59, 257.1 KB) [[attachment:pH_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:15:11, 9.0 KB) [[attachment:アスピリン_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:15:25, 126.3 KB) [[attachment:アスピリン_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:10:54, 538.5 KB) [[attachment:エアトラック.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:10:39, 24.0 KB) [[attachment:エアトラック.tex]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:12:14, 150.1 KB) [[attachment:カフェイン_レポート原本.docx]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:12:38, 254.7 KB) [[attachment:カフェイン_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:10:11, 135.5 KB) [[attachment:光のスペクトル.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:09:45, 25.3 KB) [[attachment:光のスペクトル.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:09:13, 11.3 KB) [[attachment:分子量_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:09:31, 738.2 KB) [[attachment:分子量_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:08:04, 12.9 KB) [[attachment:反応速度_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:08:22, 658.3 KB) [[attachment:反応速度_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:08:41, 12.4 KB) [[attachment:定性分析_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:08:57, 257.2 KB) [[attachment:定性分析_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:11:54, 607.9 KB) [[attachment:放射線.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:11:33, 30.9 KB) [[attachment:放射線.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:02:59, 11.8 KB) [[attachment:比色_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:02:17, 173.2 KB) [[attachment:比色_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:13:44, 14.1 KB) [[attachment:計算化学_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:13:59, 118.7 KB) [[attachment:計算化学_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:03:33, 7.9 KB) [[attachment:赤外_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:04:10, 1716.5 KB) [[attachment:赤外_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-11-28 18:07:44, 251.7 KB) [[attachment:起電力_レポート提出版.pdf]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:14:27, 12.3 KB) [[attachment:電池_レポート原本.tex]]
  • [get | view] (2022-08-06 21:14:42, 537.4 KB) [[attachment:電池_レポート提出版.pdf]]
 All files | Selected Files: delete move to page copy to page

You are not allowed to attach a file to this page.