ネオペンタンは、中心の炭素原子に 4 つのメチル基が結合した高度に分岐した炭化水素です。これは、NMR 分光法の参照化合物として、また燃料添加剤として一般に使用されます。
| IUPAC名 | 2,2-ジメチルプロパン |
| 分子式 | C5H12 |
| CAS番号 | 463-82-1 |
| 同義語 | ジメチルプロパン、テトラメチルメタン、2,2-ジメチルプロパン、Neo-C5H12、UN 2043 |
| インチチ | InChI=1S/C5H12/c1-5(2,3)4/h1-4H3 |
ネオペンタン構造
ネオペンタンは高度に分岐した構造を持ち、中心の炭素原子に 4 つのメチル基が結合しています。この分子は対称的な四面体で、隣接する炭素原子の各ペア間の結合角は 109.5°です。ネオペンタン分子は無極性であり、分子間には弱いファンデルワールス力しかありません。
ネオペンタンの沸点
ネオペンタンの沸点は、標準圧力で -9.5°C (-15°F) です。この沸点の低さは、分子間の弱い分子間力によるもので、比較的蒸発しやすくなっています。ネオペンタンは室温および常圧では無色の気体であり、ガスクロマトグラフィーの参照化合物として一般に使用されます。
ネオペンタンのモル質量
2,2-ジメチルプロパンとしても知られるネオペンタンのモル質量は 72.15 g/mol です。これは、中心の炭素原子に 4 つのメチル基が結合した高度に分岐した炭化水素です。ネオペンタンのモル質量は、分子式 C5H12 内のすべての原子の原子量を加算することで計算できます。
ネオペンタンの融点
ネオペンタンの融点は、標準圧力で -16.6°C (2°F) です。沸点と同様に、ネオペンタンの融点が低いのは、分子間力が弱いことに起因します。ネオペンタンは無極性分子であり、分子間には弱いファンデルワールス力しかないため、強い結晶構造を形成しません。
ネオペンタン密度 g/ml
ネオペンタンの密度は、標準温度および圧力で 0.623 g/mL です。この低密度は、ネオペンタンの分子量がわずか 72.15 g/mol であるためです。ネオペンタンは水より密度が低いため、両者を混合すると水面に浮きます。
ネオペンタンの分子量
テトラメチルメタンの分子量は 72.15 g/mol です。この値は、5 個の炭素原子と 12 個の水素原子で構成される分子のすべての原子の原子量の合計を表します。テトラメチルメタンは分子量が低いため、揮発性が高く引火しやすい化合物です。
テトラメチルメタンの化学式
テトラメチルメタンの分子式は C5H12 で、これは分子内に存在する原子の数と種類を表します。この式は、テトラメチルメタン分子には 5 つの炭素原子と 12 つの水素原子があることを示しています。分子式は、分子内の原子の配置に関する情報を提供するものではなく、その構造によって決定されます。
| 外観 | 無色の気体 |
| 比重 | 0.623 g/mL（20℃） |
| 色 | 無色 |
| 匂い | 無臭 |
| モル質量 | 72.15g/モル |
| 密度 | 0.623 g/mL（20℃） |
| 融合点 | -16.6℃ |
| 沸点 | -9.5℃ |
| フラッシュドット | -49℃ |
| 水への溶解度 | 0.04 g/L（20℃） |
| 溶解性 | 水に不溶 |
| 蒸気圧 | 20℃で566mmHg |
| 蒸気密度 | 2.5 (空気 = 1) |
| pKa | ~50 |
| pH | 適用できない |
ネオペンタンの安全性と危険性
テトラメチルメタンは引火性の高いガスであり、空気と爆発性混合物を形成する可能性があります。また、沸点が-9.5℃と非常に低いため、皮膚に接触すると凍傷を引き起こす可能性があります。テトラメチルメタンガスを吸入すると、めまい、吐き気、頭痛を引き起こす可能性があります。テトラメチルメタンは慎重に取り扱い、炎、火花、その他の発火源への曝露を避けることが重要です。テトラメチルメタンは、熱や酸化剤から保護し、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管する必要があります。テトラメチルメタンを取り扱うときは、手袋やゴーグルなどの適切な個人用保護具を着用する必要があります。
| ハザードシンボル | F+ |
| セキュリティの説明 | 引火性の高いガス。凍傷を引き起こす可能性があります。換気の良い場所でのみ使用してください。熱や発火源から遠ざけてください。保護手袋と保護メガネを着用してください。 |
| ID | UN2451 |
| HSコード | 2901.1 |
| 危険等級 | 2.1 |
| 梱包グループ | なし |
| 毒性 | 低毒性 |
ネオペンタンの合成法
テトラメチルメタンを合成するには、いくつかの異なる方法があります。
一般的な方法には、ゼオライトなどの固体酸触媒上でのイソブテンとホルムアルデヒドの反応が含まれます。この反応によりネオペンチルアルコールが生成され、これを脱水してテトラメチルメタンを得ることができます。
テトラメチルメタンを合成する別の方法には、高温での 2,2-ジメチルプロパンの熱分解が含まれます。この反応により、テトラメチルメタンおよび他の炭化水素が生成されます。
3 番目の方法では、マグネシウムの存在下で塩化エチルと亜鉛を反応させてジエチル亜鉛を生成し、その後イソブチレンと反応してテトラメチルメタンを生成します。
テトラメチルメタンは、イソペンタンの脱水素反応により得られるイソペンテンを水素添加することにより合成できます。
原料の入手可能性、コスト、望ましい収率、最終生成物の純度などのさまざまな要因に応じて、さまざまなテトラメチルメタン合成方法を適用できます。
ネオペンタンの用途
テトラメチルメタンには、いくつかの重要な産業および科学用途があります。
- 高純度で明確な特性があるため、ガスクロマトグラフィーの標準物質として使用されます。
- テトラメチルメタンは、熱量測定および熱力学測定の標準としても使用されます。
- テトラメチルメタンのもう 1 つの主な用途は、ポリウレタン フォームの製造における発泡剤としてであり、断熱材、クッション材、包装材などの幅広い用途に使用されます。
- 沸点が低く、熱力学特性が優れているため、冷却システムの冷媒として使用されます。しかし、可燃性が高く、環境に影響を及ぼす可能性があるため、冷媒としての使用はほとんど放棄されています。
- テトラメチルメタンは、樹脂、コーティング、プラスチックの製造に使用されるネオペンチルグリコールなどの他の有機化合物の合成にも使用されます。
そのユニークな特性により、さまざまな産業および科学用途に多用途で価値のある化合物となっています。ただし、安全かつ責任ある使用を確保するには、テトラメチルメタンの潜在的な危険性を慎重に考慮し、管理する必要があります。
質問:
Q: ネオペンタン (2,2-ジメチルプロパン) にはキラル炭素原子がいくつありますか?
A: ネオペンタンにはキラルな炭素原子がありません。これは各炭素原子の周囲に四面体構造を持つ対称的な分子であるため、すべての炭素原子は同等です。
Q: ヘキサン、ペンタン、ネオペンタンのうち沸点が高いのはどれですか?
A: 沸点が最も高いのはヘキサン、次にペンタン、ネオペンタンの順です。実際、炭化水素の沸点は、その分子量と比表面積、さらには分子間力の強さとともに上昇します。ヘキサンは 3 つの化合物の中で最も高い分子量と比表面積を持ち、またその線形構造により最も強い分子間力を持ち、沸点が高くなります。ペンタンとネオペンタンは、分子サイズが小さく、分子間力が弱いため、沸点が低くなります。