化学
高校生
解決済み

電離平衡がどうしても理解できません。
例えば酢酸と水酸化ナトリウムで中和滴定するとき、弱酸の放出する[H+]は電離平衡で本来の濃度より小さくなりますよね、中和点はこのHの濃度でNaOHと中和させるんですか?でも平衡反応ならH+がどんどん消費されて平衡が移動するから結局は平衡を気にしなくて良くないですか?

電離平衡

回答

✨ ベストアンサー ✨

そうですね。中和と平衡は同時に考えることがあんまりないと思います。というか考えられないです。おっしゃる通り、中和する時は酸と塩基のH+とOH-のmolが等しくなった時なので、平衡はOH-とH+が増える方に行き続けます。

C

答えてくださってありがとうございます🙇‍♂️
そしたら緩衝液ってどういうことなんでしょうか?緩衝液で中和点でのPH求める時って平衡定数使いませんか?どういう時に電離した時の[H+]いわゆるCαを使うんですか?PHを求める時以外使えないのですか?

kenny

緩衝液はある程度の酸や塩基が入ってきても、一定のpHを示し続けるものなので、例えばCH3COOHとCH3COONaの緩衝液ならば、酸や塩基が入ってきてもpHが一定になります。ということは、CH3COOHから電離したH+の濃度が保たれるということになります。なので、CH3COOHのmol濃度×電離度‪α‬が使えるということになります。
これで質問の意図に添えていますでしょうか?不安なので、違うかったらすぐ教えてください。

C

質問が不明確ですみません💦そういうことです!
緩衝液では平衡が保たれるから例の式を使うということですね。その緩衝液にある程度NaOHをさらに加えても干渉作用が保たれる範囲があるということですか?

kenny

そうですね。緩衝液は外から入れることが出来る強酸強塩基の限界はありますが、限界までなら緩衝液としての働きを持ち続けます。

C

では酢酸と水酸化ナトリウムを混ぜたら途中で酢酸ナトリウムができて緩衝液になりますよね。よく見るpHグラフでは中和点はこのpHが変わりにくい範囲に入ってると思うのですが、この時消費された酢酸は普通に濃度のままで計算するけどpHだけは平衡の式に沿うということですか?起こる順番が平衡+中和じゃなくて中和→平衡ということですか?

kenny

中和は平衡だろうとなかろうと酸と塩基がある限り起きます。中和し尽くした果てにCH3COOHとCH3COONaしか残らなかった時に初めて緩衝液になる訳です。(緩衝液にならない酸でも平衡になる)
結局やってることは中和の考えと変わらないですよ。中和した時に使った酸のmolも、中和し尽くした後に残った酸と塩による緩衝液のpHもやってる事はあまり変わりません。
ただ、緩衝液なので、pHは一定ですよと言うだけです。pH出すにはいつも通り電離度と残ったCH3COOHのmol/Lを考えて、ということになります。

C

なるほど!pHだけ緩衝液かを考慮すればいいのですね!ありがとうございます🙇‍♂️
緩衝液の条件は弱酸・塩基とその塩「のみ」の水溶液なんですか?NaOH、酢酸ナトリウム、酢酸が混在している水溶液はまだ緩衝液ではないのでしょうか?

kenny

なるほど。割と中和してきて、ほんの少しだけNaOHが残っている時は緩衝液なんだからpHが変わらずに変化も無いんじゃないか、ということですね。
まず緩衝液って、実は中和反応に近いんですね。プリントに書きます。
結論、NaOHが多量でない、つまり緩衝液になれる濃度になったら緩衝液であると言えると思います。

C

なるほど!!わざわざ書いてくれてありがとうございます🙇‍♂️最後まで付き合ってくれてありがとうございました!

kenny

いえいえ!むしろこちらの方が勉強になりました!ありがとうございました!

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回答

平衡反応で増減する水素イオンの量は弱酸全体や外部から加えられる塩基の量よりも遥かに小さいです。
例えば、弱酸全体の量が1に対して、平衡反応で増減する水素イオンの量は10万分の1ぐらいの時もあります。なので、中和滴定などの時は、こうした非常に小さい誤差は無視できるものとしてデータをとります。
また、弱酸と塩基の中和反応によってできる塩は、電離度がほぼ1になります。この場合は不可逆反応となり、弱酸や弱塩基が反応系からほぼ取り除かれ、逆にこれら由来のイオンは反応系中で大きく増加します。
いくら平衡反応とはいえ、この状況で発生する弱酸や弱塩基の量は非常に少ないです。
また、化学平衡の分野を聞いてくる問題は、数字のオーダーが小さいことが多く、普段扱われる反応における数字に比べるととても小さく繊細で近似式を使うこともよくあります。正直、平衡の分野においては、あまり細かいことまで気にしすぎるとキリがないです。
問題の文脈的にどこが聞きたいのか、ある程度は仕方ないと問題に忖度して割り切ってしまった方が良いと思います。

C

答えてくださってありがとうございます🙇‍♂️
不可逆反応の中和反応だから近似できるということですね。例えばMgCl2とアンモニア水を混ぜて沈殿するかどうか確かめる時に、[OH-]を求めて溶解度積と比較すると思うのですが、両方とも平衡反応だからこの時の[OH-]はCαですか?それとも反応してMg(OH)2になるから近似できますか?

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