共沸混合物は、一定の沸点と液体と同じ蒸気組成を持つ液体混合物です。蒸留を使用すると、1 つの成分がより揮発性であることが多いため、理想的な溶液に通常混合される要素を分離することができます。ただし、組み合わせが共沸混合物を形成する場合、蒸気と液体の濃度は同じであり、分離が困難になります。異なる液体を組み合わせて共沸混合物を作ります。それらの組み合わせは、どちらの成分よりも沸点が低くなる可能性があります。共沸混合物は、蒸留によって液体の一部が変化しない場合に形成されます。ほとんどの場合、溶液から成分を抽出するために、分別、または段階的に繰り返される蒸留 (したがって「分別」という用語) を使用できます。蒸留とは、揮発性の高い成分が蒸発し、揮発性の低い成分から分離され、2 つの異なる溶液が生じることです。
共沸混合物の説明
共沸混合物に関して言えば、蒸留によってサイズを変えることはできません。これは、混合物が加熱されると、未調理の混合物と同じ量の元素を含む煙が放出されるためです。これがこれを説明しています.その結果、それらは「定常限界混合物」です。したがって、この特定の例では、組み合わせの成分を分離するために分別蒸留を利用することはできません.
理想的なソリューションと共沸混合物
理想的なソリューションは、異なる物理的特性を持つ均一なコンポーネントのセットで構成されています。溶質と溶媒分子間の相互作用は、各分子が単独である場合と同じであるため、ラウールの法則はこれらの解をサポートします。たとえば、ベンゼンとトルエンは適切なオプションです。
一方、共沸混合物は、蒸発した溶液の成分比が沸騰時の蒸発した溶液の成分比と類似しているため、この説明には当てはまりません。したがって、共沸混合物は、その蒸気中に同じ液体組成を有する溶液として特徴付けることができる。
ご想像のとおり、そのような物質を蒸留することは困難です。ただし、純粋なエタノールはほとんど存在しないため、エタノールの最も濃縮された形態は共沸混合物であり、重量で 95.6% のエタノールです。
共沸混合物は、問題の成分に固有の沸点で見られる場合があります。共沸混合物は、点 M で指定された沸点にあります。たとえば、点 Z で 64% の D と 32% の水が混合されているとします。同じ溶液が 64% 未満である場合、水 + 共沸混合物が溶液になります。
割合が 64% を超える場合は、コンポーネント D + 共沸混合物が答えになります。温度が高いまたは低いと、C または D の濃度が異なります。したがって、共沸混合物は 1 つの温度範囲でしか存在できません。
さらに、共沸混合物の沸点はその構成部分の合計よりも高いため、負の共沸混合物と呼ばれます。一方、正の共沸混合物の沸点は、想定されるように、その構成要素の沸点よりも低くなります。
共沸混合物の種類
最大沸騰共沸混合物
正の共沸混合物は、大きな正の偏差を示す共沸混合物の混合物です。正の共沸混合物に関連するさまざまなポイントを見てみましょう:
- そのような共沸混合物の沸点は、構成沸点よりも低い。
- 混合物の種類とは、沸点が最も低く、蒸気圧が最も高い混合物です。
- 例:共沸混合物が 96% で 4% の水を含むと仮定すると、それは正の共沸混合物です。 Raoult の法則によると、かなりの正の偏差を示しています。
最小沸騰共沸混合物
混合物、つまり共沸混合物は、一貫して同じ沸点を持ちます。
- 同じ濃度で存在すると、分離を防ぐのに役立ちます。
- 共沸混合物は、混合物を加熱して蒸気が発生した場合にのみ形成されます。
- Raoult の法則による多様性偏差は、露点と泡立ち点の両方を特定します。
- そして、混合物が非共沸混合物で形成される場合、これらの状況は共沸として知られています。
均一共沸混合物
これらは、すべての成分が非常に溶けやすい共沸混合物です。
エタノールや水など、均一な共沸混合物の例がいくつかあります。
異種共沸混合物
不均一な共沸混合物は混合構成で見られ、混和しません。
結論
共沸混合物は、液相と気相で同じ濃度の少なくとも 2 つの液体を混合します。したがって、共沸混合物はラウルの法則に従いません。共沸混合物という名前は現在、この現象を表現するために広く使用されていますが、以前の科学書では「定沸点混合物」というフレーズの方が一般的です。
これらの組み合わせは理想的な解決策ではなく、ラウルの法則からの逸脱を示していることを示唆しています。共沸混合物では、ある成分の沸点が別の成分よりも高かったり低かったりします。これらの混合物では、液相と気相の成分のモル分率は同じです。その結果、分留はそれらを分離するのに機能しません。
前述の構造 (I) および (II) には、結合長が 1.54 A の 3 つの C-C 単結合と、結合長が 1.34 A の 3 つの C=C 二重結合が見られます。しかし、6 つの炭素および炭素結合はすべて同一であることが発見され、1.39 A の中間の C-C および C+C 結合が発見されました。臭化ビニル中のハロゲンの反応性が低いことは、共鳴現象によってさらに説明できます。
共鳴エネルギーは、実際の分子とより安定した正準形との差です。
共鳴効果の応用
共鳴理論の有用性と価値の高さは、単純で素朴な構造表現を維持していることにある。
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カルボカチオンの安定性
正電荷を二重結合と共役させるカルボカチオンは、より安定する傾向があります。アリルカルボカチオンは、共鳴構造のため、同等のアルキルカチオンよりも安定しています。共役二重結合の負の電子が非局在化すると共鳴構造が形成され、安定性が向上します。共振構造が優れていれば、安定性は優れています。
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安定のカルバニオン
二重結合または芳香環の利用可能性は、共鳴のために負に帯電した原子の周りの陰イオンの安定性を高めます.
注意点：共鳴構造が大きいほど安定します。
共鳴により、ベンジルカルバニオンの負電荷は追加の炭素原子に分散し、エチルカルバニオンよりも安定します。
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フリーラジカルの安定性
システム全体の不対電子の脱分極により、単純なアルキルラジカルは、フリーラジカルの安定性の低いアリル型およびベンジル型です。
メソメリック効果 vs 共鳴効果
- 共鳴効果は、分子の実際の構造に対して 2 つ以上の構造を記述することができるプロセスとして定義できますが、分子のすべての特性を完全に説明するものはありません。化学分子の置換基または官能基は、文字 M で示されるメソメリック効果を引き起こします。
- システム内の電子の非局在化は共鳴として知られていますが、メソメリック効果は共鳴効果として知られています。これは、化合物の置換基または官能基に対して信頼できる長期的な影響です。
- +R (電子放出) グループは +M 効果と同じですが、-R (電子吸引) グループは -M 効果と同じです。
共鳴の原理
- 最も基本的な共鳴は、最も少ない電荷で生成される共鳴です。
- 完全なオクテットの共鳴は、部分的なオクテットの共鳴よりも実質的です。最も本質的な形態は、正電荷が最小の電気陰性原子に作用する形態です。
- 最大の共有結合を持つ共鳴構造が最も重要です。
共鳴効果と誘導効果
- あるリンクの分極が別のリンクによって引き起こされると、誘導効果が発生します。一方、共鳴効果は、分子に対して 2 つ以上の構造を記述できる場合に発生しますが、分子のすべての特性を単独で記述できるものはありません。
- 結合内の 2 つの原子間の電気陰性度の違いは誘導効果に直接影響しますが、共鳴構造の数は安定性に影響します。
共鳴の発生
- 他のパイ結合と共役するパイ結合
- 負電荷と共役するパイ結合
- 正電荷が結合したパイ結合
- 孤立電子対と共役した負電荷、または孤立電子対と共役した正電荷
- 孤立電子対またはフリーラジカルと共役するパイ結合
結論
化学では、共鳴は分子内の電気現象であり、パイ結合または非結合電子の位置が変化します (シグマ結合とも呼ばれます)。ただし、この手順では、原子の位置は、パイ電子の位置または非結合電子の位置を変更することによって変更されます。
共鳴は有機化合物の特性です。有機化学では、単一のルイス構造が結合を発現していない場合に、特定の化合物内で電子が非局在化することを共鳴と呼びます。イオンまたは分子内の非局在電子を描写するために、共鳴として知られるいくつかの構造を使用できます。
