化学の問題で全く解けずに困っています。

質問

（１）
描かれているヘキサクロロヘキサン（r-HCH)の立体異性体（光学異性体を除く）をすべて記し、最も安定な立体配置を立体構造が分るように示し根拠を述べよ。

立体異性体を全て記すというのは手前に伸びているボンドと奥に伸びているボンドの組合せパターンを全てしるせばいいのですか？あと、全部のボンドが手前に出ているということはあるのでしょうか？安定性のところは全く分りません。

（２）
r-HCHは3年で1/3に減少したときの半減期（Ｔ）を求めよ。

（３）
B-ケトアジピン酸のpKaは4.30と5.41である。0.1MのB-ケトアジピン酸に0.15M NaOHを等量加えた時のpHを求めよ。

独学で勉強していて全く分りません。参考資料があれば嬉しいです。
よろしくおねがいします。

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

＃１です。風呂の中で自分の馬鹿さ加減に気付きました。シクロヘキサン環にはイス型(chair form)と舟形(boat form)があるんです。通常はイス型が安定なのでそれで描いてしまいました。今回は舟形が安定なのです。書き直します。

(2)は微分方程式になります。ｒ-HCHの濃度を[HCH]とすると、
d[ＨＣＨ]/dt=-k[ＨＣＨ]
変形して、
d[ＨＣＨ]/[ＨＣＨ]=-kdt
積分すると、
ｌｎ[ＨＣＨ]=-kt ＋C
ｒ-HCHの初濃度を[HCH]0とすると、
ｌｎ[ＨＣＨ]0=C
変形すると、
[ＨＣＨ]=[ＨＣＨ]0exp(-kt)
ここで、三年後には1/3になるとするとｔの単位を年にして、
1/3={[ＨＣＨ]/[ＨＣＨ]0}exp(-3k)
ln(1/3)=-ｌn3=-3k
k=(ln3)/3
半減期とは[ＨＣＨ]=(1/2)[ＨＣＨ]0になるｔの値ですから、
1/2=exp(-kt)
ｌｎ(1/2)=-ln2=-kｔ
t=ln2/k=ln2/{(ln3)/3}=(3ｌｎ2)/ln3
になります。もっと簡単にできるはずですが、高校の数学を忘れました。

回答No.4

noname#116453

(1)で安定性について書いていませんでした。もっとも安定なのは、手前と奥が交互に並んだ形です。理由は安定なイス形配座のときに、すべてのC-Cl結合がエクアトリアル方向に伸び、1,3-ジアキシアル相互反発を回避することが出来るからです。
用語が難しいようでしたら、教科書を参照して下さい。

回答No.3

noname#116453

(1)で問われているのは、『立体配置』であり、『立体配座』ではありませんので、イス形とか舟形とかは無関係です。したがって、添付された画像のように書くのが適当です。
立体異性体について述べるのであれば、それは組み合わせの問題です。
考え方としては、例えば
(1)手前方向が６本：１通り
(2)同５本：１通り
(3)同４本：３通り
(4)同３本：３通り
２本以下は裏返せば(1)から(3)のいずれかと同じになります。
なので合計８通りということになります。

この辺りの説明は有機化学の詳しい教科書には書いてあるはずです。たとえばボルハルト・ショアー現代有機化学等に詳細な説明があります。

余計なことですが、前の回答は論点がずれています。それと、そもそも、アキシアルが軸方向を向いていないのは構造式としては落第というか、有機化学における習慣というものを無視していますので、教科書に書いてあるのをまねて下さい。

回答No.1

noname#160321

ちょっとこれから風呂なので(１)だけ答えます。なお(2)も簡単。(3)はメンドイ。
(1)の意味はこの立体構造のもので塩素がaxialとequatorialになるパターンを全て挙げてそのうち一番安定なものを選ぶのです。(付図)分子内に上下の炭素を結ぶ鏡面対称がありますから、三つしか考える必要はあありません。この中でaxial塩素が二つしかない○のものが一番安定です。