有機化学の問題で、ポリエチレンテレフタレート（PET）の分子量とエステル結合の平均個数を求める方法について解説します。この問題は、分子量を求めるための基本的な計算を含んでおり、化学式の理解や計算能力を試す内容です。
1. 問題の内容の整理
与えられた情報から、ポリエチレンテレフタレートに含まれるカルボキシ基のモル数がわかっています。具体的には、1gのポリエチレンテレフタレートに4.0×10^-5molのカルボキシ基が含まれているという情報です。さらに、この物質は両末端にカルボキシ基を持つポリエチレンテレフタレートです。
2. ポリエチレンテレフタレートの平均分子量の求め方
ポリエチレンテレフタレートのカルボキシ基のモル数を使って、分子量を計算する方法は次の通りです。まず、カルボキシ基1モルに相当する質量を求めます。次に、1g中に含まれるカルボキシ基のモル数から、ポリエチレンテレフタレート全体のモル数を計算します。
カルボキシ基1モルに対応する質量は、カルボキシ基のモル質量である46g/molです。したがって、ポリエチレンテレフタレートの平均分子量は次のように求められます。
ポリエチレンテレフタレートの平均分子量 = (4.0×10^-5mol / 1g) × 46g/mol = 1840g/mol
3. エステル結合の個数の求め方
ポリエチレンテレフタレートの構造にはエステル結合が含まれており、この結合の数を求めることができます。ポリエチレンテレフタレートの分子は、1分子あたり2つのカルボキシ基を持つため、エステル結合はそれと一致します。
したがって、ポリエチレンテレフタレート1分子にはエステル結合が2つ含まれています。計算方法としては、分子量を求めた後、エステル結合の個数は分子内に含まれるカルボキシ基の数に依存するため、1分子あたり2個のエステル結合があると考えることができます。
4. まとめ
ポリエチレンテレフタレートの平均分子量は、カルボキシ基のモル数から計算して1840g/molとなります。また、このポリエチレンテレフタレート1分子にはエステル結合が2つ含まれていると結論できます。
有機化学の問題では、モル数や質量、化学式の理解を基にした計算が重要です。今回の計算を通して、化学的な思考力を高めることができます。
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