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緩衝溶液の考え方
緩衝溶液を考えるとき、 酢酸の電離平衡式・・・(1) 酢酸イオンの加水分解の反応式・・・(2) 酢酸ナトリウムの電離式・・・(3) とおき、 酢酸水溶液に酢酸ナトリウムを加えた際、(3)により、(1)で平衡が左に移動する。そしてそれによって(2)も左に平衡が移動し、結果的に溶液内の酢酸分子はもともとの酢酸溶液ので、酢酸イオンは酢酸ナトリウムによるものとなりますが、 この言う順序で話を進めれば、納得はいってますが、 逆に酢酸ナトリウムを加えた際に、(3)により、先に(2)を考えてしまうと、(2)は平衡が右に移動したことになり、そうすると、(1)も平衡が右に移動したことになって、先の議論と全く違う方向へとおかしな(おそらく愚かな)話にいって混乱してしまいました。回答よろしくお願いします。 それと加えて酢酸の(電離平衡定数)>(酢酸イオンの加水分解の平衡定数)となりますが、これはここの反応では何か役立つでしょうか。 上記の二件回答お願いしますm
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- ht1914
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>酢酸水溶液に酢酸ナトリウムを加えた際、(3)により、(1)で平衡が左に移動する。そしてそれによって(2)も左に平衡が移動し、結果的に溶液内の酢酸分子はもともとの酢酸溶液ので、酢酸イオンは酢酸ナトリウムによるものとなりますが、 この言う順序で話を進めれば、納得はいってますが、 「それによって」というところが「?」です。(1)での酢酸の増加分が(2)の平衡移動を引き起こしたのではありません。酢酸水溶液が加わることによりどんと大きく酢酸が増加しているのです。 平衡移動は変化の起こる前と起こった後を比較しています。この場合でいうと混合前と混合後です。これも混乱があるようです。 (2)を先に考えたとしても平衡が右に移動するということはありません。 CH3COO-+H2O⇔CH3COOH+OH- これは酢酸ナトリウム水溶液の中での平衡を表しています。これを先に考えるという場合には酢酸が加わってくるという変化のはずです。 1つの式で考えるとこういう混乱は起こりません。 2つの式で考えるということは (1)では酢酸に酢酸ナトリウムが加わってきたときの平衡移動を考える。 (2)では酢酸ナトリウム水溶液に酢酸が加わってきたときの平衡移動を考える という2本立てをやっています。それぞれで場面を取り替えているのです。
- ht1914
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(1)と(2)を2つ考えるというところに「?」がありそうです。2つの式は同じものです。2つ考えれば堂々巡りをします。 ここで考えておられることは緩衝溶液ではないと思います。酢酸に酢酸ナトリウムを加えたときにどういう変化が起こるかではなくて 酢酸と酢酸ナトリウムの混合溶液に酸、または塩基を加えたときにどの様な変化が起こるかが緩衝作用の仕組みの理解につながるのだと思います。 酢酸を水酸化ナトリウムで中和していくときのpHの変化を思い出して下さい。入れ初めと中和点近くではpHが大きく変化します。でも途中には比較的変化のなだらかな部分があります。この付近は酸、塩基を加えてもpHがあまり大きくは変化しないということですので緩衝溶液そのものです。その中点は初めに存在した酢酸が半分中和されているところですからちょうど酢酸、酢酸ナトリウムの1:1混合溶液と同じものになっています。
お礼
回答ありがとうございました。 共通イオン効果という便利な言葉(と考え方)により頭の中のモヤが取れました。
補足
すいません、確かにここで書いたのは緩衝作用云々ではありませんでした。一例として(酢酸+酢酸ナトリウムの)緩衝溶液の成り立ちについてでした。 多くの参考書等では(1)(3)のみで説明がされていました。ところが最近(2)を含めて説明があって、突っかかりが生じたんです。 普通は(1)(3)で説明がすむのですが、 (2)の登場で 「逆に酢酸ナトリウムを加えた際に、(3)により、先に(2)を考えてしまうと、(2)は平衡が右に移動したことになり、そうすると、(1)も平衡が右に移動したことになって・・・」 という考えになってしまって。。。 要は(1)の両辺に水酸化物イオンを加えれば(2)になるということですよね。てことは(2)は考えないほうがいいですよね・・。 理系なのに考えるととことん混乱するまで考えちゃって。。。(´Д⊂
補足
「(1)では酢酸に酢酸ナトリウムが加わってきたときの平衡移動を考える。 (2)では酢酸ナトリウム水溶液に酢酸が加わってきたときの平衡移動を考える。」 ↑これでいけば確かにすんなりいきます。(僕は酢酸に酢酸ナトリウムを加えていく場合の、(1)を用いるときを想定していました。) ちなみに「それによって」というのは、 「酢酸水溶液」に「酢酸ナトリウム」をくわえることで酢酸ナトリウムは完全電離し酢酸イオンが増えることによって(1)の平衡が左に移動する、ということです。 ただ二式をケースバイケースで使い分けるのがいまいちわかりません。(酢酸に酢酸ナトリウムを加えるときには(2)を使わない、とか酢酸ナトリウム溶液に酢酸を加えるときには(1)を使わないとか)もうすこし何故かをはっきりさせたいところです。もうすこし考え方や手厚い説明(自分当たり前のところとかが抜けているかもしれないんで、)の程、お願いします。