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①②まとめて。
水を入れるとH2O⇄H+ +OH-だから、H+とOH-が増えますが、水の電離のイオンはすごく少なく、濃度が大きな酸のH+によりOH-は中和され、増えない。そして、濃度が濃い時は、近似して考えない。
だから、例えば、pH2の酸を10倍薄めるとpH3とし、水素イオン濃度からpHを求めるため、水素イオン濃度を使います。しかし、塩基の場合、水素イオンを放出せず、水で薄めてもできるH+は塩基で中和され、増えないから、OH-で計算し、水のイオン積を使い、pHを求めます。だから、pH12のアルカリ性を10倍薄めると11になります。
②の強塩基はH+が水溶液中にすごく少ないから、イオン積を使っています。ここでも近似を使っています。
しかし、すごくpHが中性に近かったり、強酸、強塩基をものすごく薄めると、例えば、pH5の酸を1000倍薄めるとか。そうなると、pH8にはなりません。単純に10倍薄めるとpHが1ずつ増えると計算するわけには行かず、中性付近になると、最初からあるH+と、薄めた時にできるH+が無視できないため、近似できない。だから、それを考慮した二次方程式を立て、計算します。
10倍で薄まり、酸ならpH1増加、塩基なら1減少と計算するのは化学基礎まで。化学でも、すごく薄めたら、中性に近くなり、酸性が塩基性になったり、その逆も同様で大抵終わらせてます。ただ、難関大の二次試験とかなら、実際のpH計算が出たりします。酸性だと、だいたい6.98になるかな。さっき言った二次方程式を解きます。
解答になっているかわかりませんが、そんな感じ。
過去のノート参考まで↓
https://www.clearnotebooks.com/ja/notebooks/1135044
あと、1,2カ月前に解いた令和2年金沢大後期試験のⅡの問7
その問題もノートにあるから、解いてみて下さい🙇
回答ありがとうございます！
「近似して考える」とはどういうことですか？
薄めても、元の濃度より100倍以下だと計算に含めないとなります。これは、足し算引き算で使い、かけ算割り算では使えない。
仮に、pH3の塩酸を考えます。10倍薄めるとpH4になります。これは［H+］=10^-4になるから。この時、薄めた水の電離H+(OH-も出ます)は最初のH+より小さいから、本当は計算に入れないとダメなんだけど、最初の濃度に入っているよりめちゃくちゃ小さいから、追加したH+を無視し、pH3→4と計算しています。
追加して薄めたら、当然H+は追加の水にあるはずだが、非常に小さいから無視。これを近似といいます。
ただ、電離度が非常に小さかったり、中性近くになると先ほどコメントしたH+が無視できなくなります。
HX ⇄ H+ + X-
初め C 0 0
変化 Cα Cα Cα
後 C(1-α) Cα Cα
［H+］=Cαより、pH=-log［H+］=--log(Cα)
この計算から、pHを出しますが、酸性が7を超える場合はもちろんですが、薄めた時のH+は無視(近似)してます🙇
近似ノート↓
https://www.clearnotebooks.com/ja/notebooks/1378274
pH3→4だとH+は近似してませんね。かけ算だし。
中性近くになると近似します
本当にご丁寧にありがとうございます！ノートも見させていただきました。分かりやすくてすっきりしました😁
理解されたようでよかったです🙇
令和2年金沢大学後期ノート↓
https://www.clearnotebooks.com/ja/notebooks/1800492
動画
21金沢大(後期)Ⅱ#緩衝液&強塩基の希釈
https://youtu.be/_Cswbujyk8I
↑へたくそ動画ですが、解説してます。
参考まで🙇