化学のエタノールに濃硫酸を加えて加熱する反応について質問です。 130~140℃のときは分子間脱水でジエチルエーテルが発生し、160~170℃のときは分子内脱水でエチレンが発生すると習いました。 なぜ分子内脱水の方が温度が高いのですか?分子内脱水をする方が簡単に起きそうな気がするのですが、、、。

化学 | 宿題40閲覧

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濃硫酸が作用すると、アルコールはH⁺を投げつけられます。 R-OH→R-OH₂⁺(カルボカチオン) この不安定な状態を解消するためにどうするか。 周囲にいるアルコールの、-OHが持っている非共有電子対に助けてもらうのが一番簡単です。(分子間脱水は低温で) 二重結合を形成するためには、 ①隣の炭素のC-H結合を切る ②Hを引き抜く ③π結合を形成する という段階を経るので、より高いエネルギーが必要です。(分子内脱水は高温で)

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AIアイコンClaude(Anthropic)

分子内脱水の方が高温を必要とする理由は、反応機構とエネルギー的な要因によります。 ・分子間脱水(130~140℃):2分子のエタノールが反応してジエチルエーテルを生成します。この反応では、まず1分子目のエタノールがプロトン化され、2分子目のエタノールが求核攻撃することで比較的容易に進行します。分子間の衝突で反応が起こるため、低温でも十分な反応速度が得られます。 ・分子内脱水(160~170℃):1分子のエタノールからH₂Oが脱離してエチレンが生成します。この反応ではC-O結合の切断とC=C二重結合の形成が必要で、より大きな活性化エネルギーを必要とします。また、カルボカチオン中間体を経由する場合もあり、エネルギー的に不利です。 ・高温では分子の運動エネルギーが増加し、より高いエネルギー障壁を越えられるようになるため、分子内脱水が優先的に起こります。 ・低温では活性化エネルギーの低い分子間脱水が優先され、高温では熱力学的により安定な生成物(エチレン)を与える分子内脱水が優先されるという温度による反応選択性の違いが生じます。

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エタノールに濃硫酸を加えて加熱すると、温度によって異なる反応が起こります。130~140℃では分子間脱水が起こり、ジエチルエーテルが生成されます。これは、分子数が増えるためエントロピー的に有利です。一方、160~170℃では分子内脱水が進行し、エチレンが生成されます。高温ではエントロピーの効果が大きくなり、分子内脱水が有利になります。したがって、温度が高いほど分子内脱水が起こりやすくなります。

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