化学の計算方法ー規定度に関して

質問

89％の硫酸5.0ｇをとり、これに水81.75gを加えたところ、その比重は1.029になった。
この希硫酸の（１）重量パーセント（２）規定度はいくらですか？
原子量は、H=1.0、O=16.0、S=32.1とし、小数点以下2位まで示しなさい。

(1)は、5X0.89X100/(5+81.75)=5.13(%)と分かるのですが、(2)規定度は分かりません。答えは1.08規定なのですが、どうやって計算するのか分かりません。

アドバイスお願いします。

回答No.2

KURUMITO · ベストアンサー

規定度は溶液 1リットル中に含まれる溶質のグラム当量ですね。硫酸溶液では1リットル中に1グラム分子量を含む溶液は2規定溶液ということになります。
ところで調製した硫酸溶液の重量パーセントは5.13％と求められているのですから、まず初めに1リットルの溶液に含まれる硫酸のグラム数は溶液の比重が1.029ですから
1000*1.029*0.0513=52,79
グラム分子量は
52.79/(2+32.1+64)=0.5381
グラム当量数は
0.5381*2=1.076
答えは計測値の有効桁数を考えるなら二桁ですから1.1規定で正解なのですが答えは1.08規定ということですね。

お礼

たいへん分かりやすい解説ありがとうございます。

回答No.3

htms42

＃１です。
「規定度は分かりません。」という質問です。
＃１では「調べてみて下さい」と書きました。
最低限この問題が載っていたテキストには説明が書いてあるはずです。
ｗｉｋｉを引いても出てきます。（見ましたか？）
説明文のどこが分からないのかを質問してもらう方がいいと思ったからです。
説明文にどのように書いてあるかによって回答が変わってきます。

規定度は現在計量法では使用が認められていません。モル濃度に一本化されています。
しかし取り扱いが便利になる場面があるという事で一部の分野では使われているようです。
その便利さは理解できます。従って規定度の定義はその便利さにつながるようなものでなければいけません。歴史的にはこういう意味であったというだけでは不足です。

ｗｉｋｉでは
＞溶液 1dm3（=1リットル）中に溶質1グラム当量を含む場合の濃度を1規定（きてい、normal）と呼ぶ。
と書かれています。＃2の回答でも同じ内容です。
でも「１グラム当量」とは何かが問題になります。
それを次々と調べていかなくてはいけません。
グラム当量、グラム原子、グラム分子、・・・という言葉は現在使われていない廃語なのです。
規定度が分からないという質問に対して規定度よりももっと訳の分からない「グラム当量」、「グラム分子量」とかを持ってきて説明しても仕方がないはずです。
ｗｉｋｉの説明は歴史的な説明でしかないのです。

ともかく規定度は現在も使われています。
従ってその前提となっている「当量」の意味も歴史上での使い方から変わっているはずです。
廃語を持ってきて説明すれば規定度も廃語になってしまいます。

酸・塩基の濃度としてよく使われていました。
酸化剤・還元剤の濃度を表すのにも使われていました。
この時の当量は反応を前提にして決めています。

亜鉛が酸に溶けるという反応をイオン反応式で書けば
Ｚｎ＋２Ｈ^+→Ｈ２＋Ｚｎ^(2+)
このＨ^+はＨＣｌに由来しているかＨ２ＳＯ４に由来しているかには関係がありません。
一定量の亜鉛が反応すれば一定量のＨ^+が消費されます。酸の濃度が減少します。
でも分子の数の減少で考えるとＨＣｌの減少量とＨ２ＳＯ４の減少量は異なります。２倍の違いになります。
そこで分子の数に基づいた濃度ではなくて酸として働く時に出てくるＨ^+に着目した濃度を考えるのが便利ではないかという立場が出てきます。
「反応によって１ｍｏｌのＨ^+を出すことができるような働きを持っている酸があればれば、その酸の量を（酸の種類によらず）１当量とします。１Ｌの水溶液中に１当量の酸が含まれていれば１Ｎ（規定）という濃度だとします。」
これは酸の量を「一価の酸のいくらに相当するかで考える」という事と同じです。「当量」を「一価の酸相当量」の意味だとするのです。こういう風に濃度を表すと規定濃度が同じ酸は同じ体積で置き換え可能という便利な結果が出てきます。１Ｌの溶液中に２当量の酸があれば２規定ですがこれは一種類の酸が２当量あっても異なる酸が１規定ずつあっても同じです。塩酸、硫酸の混合溶液の酸濃度を滴定で求めれば得られるのは規定濃度です。廃水処理などでは有効な濃度表示だという事になりそうですね。

酸化・還元反応であれば移動する電子１モルに着目して酸化剤、還元剤の量や濃度を決めます。
これが酸化剤、還元剤の当量であり、規定濃度です。

どちらの場合も、廃語である「グラム当量」とか「グラム原子」という言葉は使っていません。

※「当量」という言葉の歴史は古いです。分子の構造が分からない時から使われています。
水の構造がＨ２Ｏであるというのはドルトンの時には分かっていませんした。ＨＯです。Ｈ１ｇに対してＯが８ｇ化合します。このＯ　８ｇを基準にして他の元素の質量を見て行ったものがドルトンの原子量です。化合物の中での結合状態を手掛かりにしています。この数字を分子の存在が認められた後も使い続けて来たのが当量です。Ｈ２Ｏを承知の上で、化合物の中でＨ１つあたりに相等する質量と読み直しているのです。このＨ1つあたりに相当する量という立場が現在使われている規定度につながってきます。
※「グラム原子」、「グラム分子」という言葉はありました。私も高校の時にならいました。辞典にも載っています。「グラム原子量」、「グラム分子量」という言葉はありません。

お礼

規定度に関しては、解説やテキストをあらかじめみて、質問しました。
現在学習しているテキストでは、規定度の答えしか載っておらず、計算過程が掲載されていませんでした。（1.08規定のみ）
私なりに計算したのですが、計算の値が少しずれてしまった為に、計算過程をお聞きした次第であります。
ならびに、このテキストの解説にはグラム当量という言葉を使っています。

アドバイスありがとうございました。

回答No.1

htms42

「規定度」とはどういうものであるか、調べられましたか。