油脂は、エステルです。まず、それを強調したい。だから当然、アルコール(グリセリン)とカルボン酸(高級脂肪酸)でできてるわけです。

　◆油脂の構成

　～グリセリン～

グリセリンは、-OHを3つももってるアルコールです。今まで-OHが1つのアルコールばっかだったからなじみがないでしょう。でも3つあったってアルコールであることには変わりません。こいつが油脂の「骨組み」になります。つまりこの後に説明する高級脂肪酸を"結びつける"働きをしています。

　～高級脂肪酸～

　この仰々しい名前のおかげでイメージが湧きにくいんだよね。これって単なるカルボン酸なんです。ギ酸や酢酸と同じ仲間。ただ、炭化水素基の部分(R-COOHのRの部分ね。)がすっごく長い。だから、「高級」と呼びましょうと。「高級」ってのは別に僕たちの感覚でいう「希少な・高価な」ではないんです。ただ、Cの数が多いからそう呼ぶだけなんです。で、「脂肪酸」も「カルボン酸」って言えばいいのにこう呼ぶわけです。まずこのことをしっかり頭に入れてください。何度も言うけど、高級脂肪酸は単なるカルボン酸にすぎない！

H-COOH(ギ酸)
CH₃-COOH(酢酸)
CH₃-CH₂-COOH(プロビオン酸)

　これらは「低級脂肪酸」。Cの数が少ないから。それに対して、

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-COOH(パルミチン酸)
CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-COOH(ステアリン酸)

　とても長いでしょ。Cがいっぱいある。だから「高級」脂肪酸というわけです。

　で、頻出の高級脂肪酸の分子式はなるべく覚えておいたほうがいい。結局下図の5つなんだけど、構造式は大変だから覚える必要はない。分子式を確実にかけるようにしましょう。

　もちろんこれ以外の高級脂肪酸が出ない保障はありませんが、ほとんどこの5つから出てくるから、まずはこれらの分子式とC=C二重結合の数を覚えてください。C=Cの数は、ヨウ素価の計算をする際に超重要なんで絶対に覚えること！丸暗記しなくても、【分子式からの構造決定】の話を応用すれば判断できます。たとえば、パルミチン酸C₁₅H₃₁COOHとステアリン酸C₁₇H₃₅COOHはC_nH_2n+1COOH型(COOHをHに代えればアルカン！)だから二重結合が0ですよね。オレイン酸C₁₇H₃₃COOHはC_nH_2n-1COOH型(COOHをHに代えればアルケン！)だから二重結合が1つ。忘れたらこの方法で判断してください。

　～油　脂～

　グリセリンの3つの-OHのところに、3つの高級脂肪酸がエステル結合することでくっついて、油脂が完成。油脂は、3つのエステル結合をもっているわけです。そしてエステル結合をつくるから、当然3つのH₂Oが生じることになる。もし、1種類の高級脂肪酸で生成したなら、分子式はC₃H₅(OCOR)₃と表せます。

　以上のことを頭に入れた上で、この範囲のメインである「けん化価」と「ヨウ素価」について説明しましょう。これらは、定義に従いさえすれば、絶対に出せます。

　◆けん化価

　油脂は、何度も言いますけど、エステルです。だから塩基性物質で加水分解されます。これを特に「けん化」と呼んでいます。

　加水分解でよく使われる塩基性物質といえばNaOHなんですが、なぜか油脂の加水分解ではKOHを使います。ですから、けん化価では必ずKOHだと覚えてください。

けん化価＝油脂1gを完全に加水分解するのに必要なKOHのミリグラム数(mg)

　C₃H₅(OCOR)₃ で表せる分子式Mの油脂のけん化価を求めてみましょう。

　(1)　「油脂1g」のmolを出しましょう。これは、1/M(mol)と表せる。
　(2)　これに反応するKOHのmolは？3つのエステル結合があるから、1/M×3(mol)と表せる。
　(3)　これを物質量(mol)から質量(g)に変換するために、KOHの式量をかける。1/M×3×56(g)
　(4)　単位をg→mgに変換するために、1000をかける。1/M×3×56×1000(mg)

　結果として、(けん化価)＝1/M×3×56×1000で出せる。

　ここで知っておいてほしいことが2つ。

　(A) 上の式を丸暗記するよりも、式の作り方の方を暗記すること。
　(B) けん化価は、それ自身を出すよりもむしろ、分子量を求めるための手段として使われることが多い。

　これをしっかりと頭の中に入れといてください。

　～セッケン～

　僕らの知ってるあの「石鹸」と確かに関係あります。これが石鹸の原料になるわけですが、それだと問題を解く際に使えません。
　構造式を見ればわかるようにこれは単なるカルボン酸塩です。酸性である高級脂肪酸と塩基性のKOHとが反応して塩RCOOKを生じる。これが「セッケン」です。

　◆ヨウ素価

ヨウ素価＝油脂100gに付加することのできるI₂のグラム数(g)

　油脂中のRにC=Cが存在するときがあります。たとえば、オレイン酸のみで油脂ができてるときは脂肪酸1つずつに二重結合が1つあるので、油脂1分子には1×3=3つ存在することになる。では、ステアリン酸とオレイン酸が1対2のときは？ステアリン酸にはC=C結合は全く存在しません。ですから、油脂と1分子中に結局、1×2=2つということになる。油脂1分子中に何コのC=C結合があるのかをちゃんと求められるかどうかが、ヨウ素価の決め手になります。

　ちなみに、油脂中に含まれるC=Cの数が多いほど、ヨウ素価は大きくなるということがわかりますよね。
　またヨウ素価は、逆に油脂中のC=C二重結合数を求める手段として使われることが多いです。

　<例題>　では、リノール酸のみ含まれる油脂C₃H₅(OCOC₁₇H₃₁)₃のヨウ素価を求めてみましょう。

　まず、分子量を求めましょう。12×3＋1×5＋(12×18＋1×31＋16×2)×3=878
油脂100gのmolは、100/878(mol)と表せる。
　この後が、一番重要。油脂1分子中に、C=Cの数が何コあるか。ヨウ素がこのC=Cに付加するんだからこの数がわからない限り、ヨウ素価を求めることができない。
　今回は、リノール酸のトリグリセリド(3つのリノール酸がエステル結合している油脂のこと)なので、

油脂1分子中には、C=C結合は2×3=6コ！

と計算できる。リノール酸がC=C結合を2つもっていることはすぐにわからないといけません。
　結局、付加できるヨウ素のmolは、100/878×6(mol)と計算できる。
　後はこれを物質量(mol)から質量(g)に直せばいい。ヨウ素の分子量は、127×2=254なので、
100/878×6×254=173.5・・よって、ヨウ素価は174と求めることができる。

　けん化価とヨウ素価は、しっかりと区別できるようにしといてください。特に一番気をつけてほしいのは、

a. 油脂1g or 100gか。
b. ミリグラム数(mg) or グラム数(g)か。

の2点。小さい方(1g-mg)がけん化価、大きい方(100g-g)がヨウ素価と、それぞれセットにして覚えてみましょう。

　次の文を読み、以下の各問いに答えよ。ただし、原子量はH=1.0、C=12.0、K=39.0、I=127とする。また答えの数値は整数で答えよ。

　油脂はグリセリン1分子と高級脂肪酸3分子とが(　ア　)結合した化合物である。従って油脂は強塩基によって加水分解される。これを(　イ　)という。ある油脂を構成する高級脂肪酸の平均分子量を調べる手段として(　ウ　)が用いられる。(　ウ　)は油脂(　エ　)gを完全にけん化するのに要する水酸化カリウムの(　オ　)数で表され、この値が大きい油脂ほど分子量は(　カ　)くなる。また、油脂を構成する分子中のC=C不飽和結合の数を調べる手段として(　キ　)が用いられる。(　キ　)は油脂(　ク　)gに完全に付加させることができるヨウ素の(　ケ　)数で表され、この値が大きい油脂ほど不飽和結合の数が(　コ　)くなる。(　キ　)の大きい油脂は空気中で乾きやすく、空気中で酸化されて固化しやすい。常温で液状の油脂は水素を付加させて固化して、セッケンやマーガリンなどの原料として利用する。このように水素を付加させて得られる油脂を(　サ　)という。

　問1　文中の(　ア　)～(　サ　)に適当な語句を入れよ。
　問2　ある油脂を加水分解して調べたところ、物質量の比がオレイン酸10%、リノール酸80%、リノレン酸10%の高級脂肪酸の塩が得られた。この油脂について、
　　(1)　この油脂の平均分子量を求めよ。
　　(2)　この油脂のけん化価およびヨウ素価をそれぞれ求めよ。

　問1については、下の解答を参照してください。ここでは、問2について解説します。

　(1) では、平均分子量を求める問題。ところで、なぜ「平均」なのかはわかりますか？　「平均」と言っている以上、1つ1つの油脂が全く同じ分子量の値を示さないことがわかります。

　文中に「オレイン酸10%、リノール酸80%、リノレン酸10%の高級脂肪酸の塩が得られた」と書いてありますが、ここでカン違いをしないでほしい。すべての油脂がきっちり「オレイン酸10%、リノール酸80%、リノレン酸10%」で構成されていると考えてはいけません。だってそんな油脂はあり得ないでしょ。3種類の高級脂肪酸で構成される油脂は、仲良く1つずつ脂肪酸がエステル結合している油脂しかないはずだから、そのモル比率は、33%、33%、33%しかあり得ない。

　だから、こう考えなくてはいけない。分子量の異なるいろいろな油脂が混ざっているんだ、と。比率からして、リノール酸のみで構成された油脂・リノール酸とそれ以外の脂肪酸が2：1で構成された油脂の2種類が大部分を占めているんでしょう。少ないだろうけど、リノール酸を全く含まない油脂だってあるでしょう。こういういろんな油脂が混ざっていて、こいつらを加水分解してバラバラにしたら、結果としてオレイン酸10%、リノール酸80%、リノレン酸10%になったんだ、と。

　結局、いろんな分子量をもつ油脂が混ざっている状態なんだから、たった1つの分子量を求めることはできず、「平均」分子量を出さざるを得ない。

　では、解いていきましょう。当然上で説明したようないろんな油脂を考えてそれぞれの分子量を求めて平均を出すのはしんどい。だから、こういうときは「仮想の油脂｣を考えて計算します。つまり、オレイン酸10%、リノール酸80%、リノレン酸10%で構成されている油脂についてです。
　こう言うと、「さっき言っていること矛盾しているじゃないか！」と言われてしまうでしょう。確かにこのような油脂は存在しないし、構造式も書けない。ただ、「平均」を求める計算に関してはこう考えるのが可能なんです。数学Bの「期待値」の話を思い出してください。あんな感じで平均の分子量を求めるんです。

　まず、油脂はC₃H₅(OCOR)₃と表せる。ただ、今回はこのRが、C₁₇H₃₃のときが10%、C₁₇H₃₁のときが80%、C₁₇H₂₉のときが10%なわけです。だから、Rの平均分子量は、

(12×17＋33)×0.1＋(12×17＋31)×0.8＋(12×17＋29)×0.1=235

となる。よってR=235として油脂の平均分子量を求めます。

12×3＋1×5＋(12×1＋16×2＋235)×3=878

　②平均分子量がわかってるから、けん化価はすぐに求まりますね。

1/878×3×56×1000=191.3・・

　よってけん化価は、191です。

　ヨウ素価を求めるには、C=C二重結合の数を求めないといけない。これも、R中の「平均」の二重結合数を考えればいい。

1×0.1＋2×0.8＋3×0.1=2(個)

　だから、Rには2つの二重結合が含まれてると考えてよい。よって、油脂全体では、2×3=6(個)。これでヨウ素価を求める準備が整いました。

100/878×6×254=173.5・・

　ヨウ素価は、174ですね。

　最後に、けん化価とヨウ素価を公式化して求めている人も結構いると思いますが、何でその公式になるのかというのは絶対に理解しておいてください。理由もわからずに公式を使っていると、応用問題になった途端、太刀打ちできなくなります。

　問1

　　ア　エステル　　イ　けん化　　ウ　けん化価　　エ　1　　オ　ミリグラム

　　カ　小さ　キ　ヨウ素価　　ク　100　　ケ　グラム　コ　大き　サ　硬化油

　問2

　　(1)　878　　(2)　けん化価　191　　ヨウ素価　174