部活：座学 その１

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「WinMOPAC が付いていた」量子化学入門 書に基づき、座学(？）自習(？）を始めました。

本書の構成(出だし部分)は、

第１章 原子の成り立ち
第２章 原子から分子へ
第３章 分子軌道法から求められるもの
　３－２・・・・・電子密度、立体構造、生成熱
第４章 分子の構造を知る
第５章 電子の分布が分子の性質を決める
　５－２ エタノールは酸性か？
(続く）


と云うことで、今日は、分子の酸性度が分かる。
ことを学びました。


「チョメチョメ－ＯＨ」と云う形の、
ヒドロキシル基 (hydroxyl group)（-OH と表される１価の官能基)を持つもの。
（括弧内は、Wiki による説明）
官能基については、「部活：Ｎｅｗｔｏｎ ６月号」で、勉強しました。


例えば、ＣＨ３ＣＨ２－ＯＨ(エタノール)、ＣＨ３ＣＯ－ＯＨ(酢酸)、ＮＯ２－ＯＨ(硝酸)
などなど。(化学式は、自分で見て頭で考えられるように、正式なものではありません。)

因みに、Winmostar (なんで？ WinMOPAC で無いの？) で構造を作って見ました。




分子軌道法を用いて、構造最適化計算をすると“電荷”が求められる。
その内、最後の水素(Ｈ)についてのその値の大小から、
当該分子(物質)の酸性度合いが分かると云うことですね。


計算結果の電荷は、
ＣＨ３ＣＨ２－ＯＨ(エタノール)・・・+0.244
ＣＨ３ＣＯ－ＯＨ(酢酸)・・・・・・・・ +0.250
ＮＯ２－ＯＨ(硝酸)・・・・・・・・・・・ +0.329
だそうです。(単位は？ クーロン？)
だんだん大きくなっている。

そして、pKa値は、
エタノール・・・16.00
酢酸・・・・・・・　4.72
硝酸・・・・・・　-1.3
だんだん小さくなっている。

pKaについては、Wiki「酸解離定数」に、
　　酸解離定数（さんかいりていすう）は、酸の強さを定量的に表すための指標のひとつ。
　　酸性度定数ともいう。酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、
　　その平衡定数 Ka またはその負の常用対数 pKa によって表す。
　　Ka が大きいほど、または pKa が小さいほど強い酸であることを示す。
と、ありました。


なるほど、此までは最適化構造を求め、眺めていただけでしたが、
他にも沢山出ていた数値の意味が、一つ分かりました。

MOPAC を使って計算すると、物質の酸性度が分かる！
と云うことで、今日の 部活動 は終了です。　　



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