化学
高校生
解決済み

酢酸の解離定数(25℃)の文献値は、1.75×10^-5で、0.1.M酢酸の理論PHと理論解離度を求めると、2.88、0.013になると思います。
そこで、解離定数は温度によって変わる?らしいのですが、pHはどうなのですか?
実験で、0.1N酢酸のpHを測定すると理論値と同じになったんですが、その時のpHメーターが示す温度は19℃くらいでした。理論値と同じになることはおかしいですか?
考察の書き方がわからないです。
単純に理論値と実測値のpHが同じになったでいいのでしょうか?

回答

✨ ベストアンサー ✨

_pH=pKa+log[CH³COO^(-)]/[CH³COOH]

_単に、pHメーター、又はは、温度計の精度か、確度か、が悪かっただけ。25[℃]と、19[℃]と、では、6[℃]しか違わないし、溶液の温度が一定で均一になる様な工夫も殆どしていないのかも知れない、と推測します。

_温度とpHとの関係は、以下のウェブ・コンテンツを参考にして下さい。

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://m-hub.jp/biology/44/relationship-between-ph-and-pka&ved=2ahUKEwjlr8Gd7dz-AhU5k1YBHcP9CwgQFnoECAsQAQ&usg=AOvVaw2YD6eQlHXHQ3UDw22lAwiq

_ハイパー・リンクが上手く機能しない場合は、ウェブ・ブラウザで、pH[スペース]pKa[スペース]関係、と検索すると、「m-hub.jp pHと酸解離定数pKaの関係(バッファーの基礎知識) | M-hub(エムハブ)」と言うウェブ・コンテンツが検索結果として挙がると思いますので、そちらを参照して下さい。
_ウェブ・ブラウザで検索する、とは、google 検索等を音声検索等ではなく、文字入力検索しろ、と言う事です。
_「pH[スペース]pKa[スペース]関係」の[スペース]は、スペース・キーを押して、スペースを入力しろ、文字を繋げるな、複数語句を一括入力して、関連検索をしろ、[スペース]と入力しろと言う意味ではない、と言うことです。

ぺんぎん

_「25℃と19℃というわずかな温度変化では、あまりpHには影響しないのですね??」→紹介したウェブ・コンテンツを見てもらえたら、温度と pH とのグラフがあるから、そのグラフから読み解けば、酢酸の場合、ざっくり、25[℃]でpH6.86、19[℃]でpH6.87、と言うことになりますね。このグラフが正しいか、は、別にして。
_「pHメーターの校正をしたときの数値は大事ですか?」→較正(校正)していないデータは、論文では使えません。非常に重要です。(でも、公的機関による較正は、かなりお金が掛かるので、個人で使用している人の殆どは、行っていません。)較正したときの数値は重要です。
_それよりも、pHメーターが何を測っているのか?その仕組みを理解しているのか?の方が重要です。高校の実験では、そこまで要求されていませんが、理系の進路を選ぶのであれば、そろそろ考えても良いでしょう。
_定規では、長さを測っています。長さそのものを測っています。
_多くのpHメーターは、起電力(電圧)を測っています。pHそのものを測っているわけではありません。pHを測る、と言うのは、目的であって、直接pHを測っている訳ではありません。
_滴定してpHを求める方法が、一番正しく精度が高い測定が出来るのですが、試料の量がそれなりに必要になり、滴定には、技術が必要で、時間が掛かります。pHメーターは、技術がない人でも、試料も少なく、再現性のある(精度のある)測定値を安価に提供します。
_電圧を測定するためには、抵抗が用いられます。抵抗値は、温度に依って変化します。
_即ち、pHメーターは、温度に依って確度(確からしさ、真の値との乖離)が変化し、pHに依っても確度(確からしさ、真の値との乖離)が変化するのです。
_その様な特性を理解した上で、pHメーターを使用するのが、本来の使い方です。
_食品管理等では、温度をある値に決めたら、その温度にしてから、pHメーターで測定しているのです。そうしないと、pHの値を比べられないので、管理が出来ないからです。温度は温度で別に測っています。
_(どの程度のpH管理が必要なのか、に依っても変わって来ます。それ程厳密な値が求められていないのであれば、温度が異なっていてもそのまま測っています。)

ぺんぎん

【pHメーターは、温度に依って確度(確からしさ、真の値との乖離)が変化する。】
_このことに興味があり、pHメーターの較正(校正)について、もう少し理解するためには、ネルンストの式、と言うものを知る必要があります。
_以下のウェブ・コンテンツを参考にして下さい。
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.ls.toyaku.ac.jp/~bioinfo/bioinformatics/HowToMeasurePH.pdf&ved=2ahUKEwi-l-uizN3-AhXDpVYBHTWTAP0QFnoECBoQAQ&usg=AOvVaw22HGC0D2iWQY40Sla_Hzry
_ハイパー・リンクが上手く機能しなければ、ウェブ・ブラウザで、pHメーター[スペース]ネルンスト、と検索すると、「東京薬科大学 pH メーターの原理と正しい操作法 E = α2.303RT F pHi」と言うウェブ・コンテンツが検索結果として挙がると思いますので、そちらを参照して下さい。

_ところで、最初に案内したウェブ・コンテンツは、自分で検索して、閲覧出来ていますか?

ぺんぎん

_「pHメーターの校正を行ったときの温度とpHを記録しているのですが、その温度とpHを測定した時の温度にズレがあるので、それで測定したpHにズレ?誤差?」→大体、その考えで合っています。
_「大気中の二酸化炭素により酸化したと解釈したのですが、二酸化炭素は関係ないのでしょうか。」→考察に書くことは、構いません。減点されることはないと推測します。しかし、翌日測定したとかではなく、実験の短時間(数時間のスパン)で、積極的に通気をしたわけでもなく、また、更に考えなくてはならないのは、炭酸のpHと解離度と、及び、酢酸のpHと解離度と、の比較です。炭酸のpHは、4.4程度、酢酸のpH2.9程度です。二酸化炭素が炭酸になったとしても、酢酸に依って解離が抑え込まれるかもしれませんし、小数点以下2位程度で、数値に現れるか?というと、疑問です。
_もし、二酸化炭素が溶け込む事が影響するのであれば、もたもたしていたグループの校正中にpHの数値が変化することもあるかも知れません。その様な考察もして下さい。

_以下のコンテンツを参考にすると、pHメーターの数値と、実際の数値と、の解離(確度(正確さ)のズレ)がグラフになっているので、より理解出来るかも知れません。
_ネルンストの式で計算すれば、それぞれの温度での酢酸のpHの理論値が計算出来ると思います。

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.tactec.co.jp/download/hamilton_dl/hamilton_pH_info_1.pdf&ved=2ahUKEwiKreSv4d3-AhUBmVYBHZDfDi0QFnoECBUQAQ&usg=AOvVaw1fOaBR_1BmkVKaFjBG0Mfm

_リンクがダメなら、pHメーター[スペース]ネルンスト[スペース]テクニカル、で検索して、「ティ・アンド・シー・テクニカル pH測定と電極の選び方」を参照。

キラシ

ありがとうございます。参考になりました。本当に助かりました!!

ぺんぎん

【pHに依っても確度(確からしさ、真の値との乖離)が変化する。】
_酢酸程度では、大きな誤差とはならないのではないか?と推測しますが、生化学の学生であれば、アルカリ誤差・酸誤差についても知っておく必要があります。恐らくは……。
_以下のウェブ・コンテンツを参照して下さい。
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.tacmina.co.jp/library/coretech/208/&ved=2ahUKEwieo5TglN7-AhVhq1YBHQmoBrUQFnoECBUQAQ&usg=AOvVaw0XDMBZXTYeKMOETi_svwsJ
_リンク不調時、ブラウザで、pHメーター[スペース]アルカリ誤差、で検索。「タクミ 4-3. ガラス電極 pH測定の際の注意点|基礎講座|技術情報・便利ツール」を参照。

ぺんぎん

_それから、大学生なら、「精度」と、「確度(確からしさ)」と、の違いを1年前期で習うと思いますが、キラシ さんは、少し怪しい感じを受けるので、前期でならわなかったら、誤差論とか、自分で独学して下さい。
_「精度」と「確度」との使い分けは、実験系の理系に必須の知識です。

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