理論値と実験値の誤差

質問

溶媒抽出実験（液液平衡（酢酸＋ベンゼン＋水））を行いました。
水相のみ採取し、抽残相には水を加える操作を3回行い、3種類の抽出液と１つの抽残液を手にしました。そこから、水酸化ナトリウムで滴定し、酢酸の質量分率を算出しました。
このとき、理論値と実験値のズレが大きかった場合、どのような原因がありますか？滴定の失敗など物理的（？）原因ではなく、化学的原因があれば教えてください。

回答No.3

anthracene · ベストアンサー

＞補足へ
私はそこまで厳密なことやったことないですが。

まず、No.1, No.2でも書いたように、振り混ぜの操作が十分に行えているか？

分液時に、液もれ、ロートの足に液が残る、などの液のロスは無いか？

濃度で考えているとして、理論を適用するのに必要な、水相、有機層の液量や、有機層における初期濃度など、計算に必要な条件は守られているか？

用いた水およびベンゼンはピュアか？水がどっちかのpHに傾いてたりしないか？ベンゼンの中に他の有機溶媒が混じってないか？

だんだんこじつけになってきました。
やはり最大の原因はふりまぜの操作でしょう。
それから、濃度や溶媒量比がちゃんと守られているか？

後、根本的なことですが、理論値とどこまで一致するものなのですか？
私も詳しくないのですが、分配比も結局は実験的に求めたデータなわけですよね？
実験手法が異なれば、それぞれの手法固有の誤差が生じますし。
分配比を、滴定で求めたのか？スペクトル的手法で出したのか？あるいは実重量でやっているのか？
どのくらいのずれを質問者さんが気にされているのかな？と疑問に感じました。

回答No.2

anthracene

NO.1ではちょっとあいまいなことを書いてしまいました。

静置のほうよりも、普通は振り混ぜの操作が十分に行えているかということの方を疑います。
これを否定される根拠はなんでしょうか？

水と有機溶媒は混じりませんから、そのまま両者を接触させておいたのでは有機層（ベンゼン）の中の酢酸はなかなか水に移動しません。これは、界面でしか両者が接触していないため、接触面積（表現あってるか不安ですが）が少ないからです。
一方、振り混ぜてやると、水とベンゼンはより小さな粒々のようになりますから、水ー有機溶媒の接触面積がはるかに増大し、酢酸は移動しやすくなります。

水ー有機層の二相系反応で、激しくかくはんしたり、超音波照射するのも同じ理由です。

なお、普通どれくらいおいてから分液しますか？とのことですが、界面が見えたらすぐに分けちゃうのが普通では？

上にも書いたように、静置しておいても酢酸の移動が促進されるということはありませんから、そのままおいといても時間の無駄です。

補足

回答ありがとうございます。
もうひとつ聞いてよろしいでしょうか？
普通に水相とベンゼン相を天秤で質量を計った結果と、三角線図・分配曲線をしようした、理論値(計算値)がずれていた場合の原因は思いつきますか？

回答No.1

anthracene

この実験で求める理論値というのは、三つの抽出液それぞれの濃度から求めた、酢酸の全体量のことですか？
それとも、1回の抽出で水相に移動する酢酸の量はいくらか？という分配平衡の問題なのでしょうか？

どちらにせよ、この操作で一番効いてくるのは抽出のやり方でしょう。
よく振りまぜた後に静置し、液ー液分配平衡を完全に実現できたかどうか？

補足

一回のほうです。
原因は静置だと思います。普通どの程度時間をあけ抽出を行うべきなのでしょか？