平成23年度 問33 化学プロセス
ジアミンとジカルボン酸から高重合度のポリアミドを合成するためには、反応度 \(p\) を 1 に近づけることが必要である。また、両モノマーのモル比を正確に 1:1 にすることも必要であり、モル比が 1:1 からずれると、到達する平均重合度が低下する。言い換えれば、両モノマーの仕込みモル比を調節することにより、得られるポリアミドの平均重合度を制御することができる。モノマー A の仕込みモル量 \(N_A\) がモノマー B の仕込みモル量 \(N_B\) より少ない(\(N_A < N_B\))場合、反応度が \(p\) になったときに達し得る数平均重合度 \(P_n\) は次式で表される。
$$P_n = \frac{1 + r}{2r(1 - p) + (1 - r)}\quad(\text{ただし }r = N_A/N_B)$$アジピン酸をヘキサメチレンジアミンよりも 0.5 mol% 少なく仕込んで反応度が 1 になるまで溶融重縮合を行った場合に達し得る数平均重合度に最も近い値はどれか。
①
20
②
40
③
200
④
400
⑤
4000
正答
④ 400
反応度が 1 になったとき、与えられた式に \(p = 1\) を代入すると \(P_n = (1 + r)/(1 - r)\) で表せます。
アジピン酸(モノマー A)がヘキサメチレンジアミン(モノマー B)より 0.5 mol% 少ないということは、\(N_A = N_B - 0.005\,N_B\) と表現できます。よって \(r = N_A/N_B = 0.995\)。
$$P_n = \frac{1 + 0.995}{1 - 0.995} = 399$$最も近い値は 400 です。