phの求め方

質問

0.1mol/L NaHCO3と　0.05mol/L Na2CO3を含む溶液のphが分かりません。ちなみに炭酸の電離定数pK1＝6.21 pK2＝10.05です。イオンバランスとかマスバランスを考えて解くんでしょうか？？？

回答No.2

ht1914 · ベストアンサー

＃１のご回答に対する返事がないので途方に暮れているのではないかなと思います。

近似で解くというのは難しいですね。近似をしないと解けないし、近似をやろうとしてもどういう近似をやればいいのか、そういう近似をやっていいというのは何処で保障されているのかといろいろ心配になります。
一番いいのはきちんと解いたものと近似を使ったものと２つの結果を突き合わせて妥当性を確認することなんですがきちんと解くのがしんどいので出来ませんね。
それでも酢酸のような一価の酸の場合、近似の意味がわかりやすいです。変数が少ないので不確定な部分が少ないからです。
２価の酸になるとどこから手をつけていいのかわからなくなります。解答を見ても何をやっているのかわからないということになります。

近似の入り口をやってみます。
炭酸をＨ２Ａとします。
マスバランスとイオンバランスの式は
［Ｈ２Ａ］＋［ＨＡ－］＋［Ａ２－］＝０．１５
［ＨＡ－］＋２［Ａ２－］＋［ＯＨ－］＝［Ｎａ＋］＋［Ｈ＋］
［Ｎａ＋］＝０．２

ここで元々は［ＨＡ－］＝０．１、［Ａ２－］＝０．０５でした。
ところが平衡が移動して［Ｈ２Ａ］≠０になります。従って［ＨＡ－］≠０．１、［Ａ２－］≠０．０５になってしまいます。ここで困ってしまうわけです。
でも［ＨＡ－］～０．１、［Ａ２－］～０．０５は成り立っています。［Ｈ２Ａ］≠０ですが他の二つに比べると極端に小さいです。その少しのズレの範囲に［Ｈ＋］や［ＯＨ－］が入ってきます。この「極端に小さい」という確認が何かの方法で出来れば少し安心です。（練習問題の解答を見てもこの確認をしているのは少ないですね。ちょっとしたことですがやられていません。）
この［Ｈ２Ａ］＞０がかなり大きい範囲で起こるとすると和が一定ということから［ＨＡ－］と［Ａ２－］の減少がかなり目立つということになります。イオンバランスの式で［ＯＨ－］をかなり大きくしないといけないということです。

大きいとか小さいの程度がどれくらいかを判断するには平衡の式が必要です。
［ＨＡ－］［Ｈ＋］／［Ｈ２Ａ］＝Ｋ１
［Ａ２－］［Ｈ＋］／［ＨＡ－］＝Ｋ２
（たいていはいきなり下の式に近似を当てはめてしまいます。）

２つの式から［Ｈ＋］を消してしまいます。
「ＨＡ－］＾２／（［Ｈ２Ａ］［Ａ２－］）＝Ｋ１／Ｋ２～１０＾４
最初の状態の近くで平衡が成り立っているとするとということで［ＨＡ－］＝０．１、［Ａ２－］＝０．０５を入れてみます。
［Ｈ２Ａ］～２×２０＾(－５)となります。平衡が成り立っているとしたら元の値からこの程度ずれるということです。わずかですね。元の量はほとんど変化していません。
これを踏まえて平衡の式に［ＨＡ－］～０．１、［Ａ２－］～０．０５
を入れれば［Ｈ＋］は求められます。

Ｋ１／Ｋ２～１０というような物質があるとしたらここでの近似と同じ事は出来ないというのもわかると思います。

長くなりました。でも練習問題にあるような短い解答にすると近似の背景に対する説明は全部カットされてしまうこともわかると思います。

お礼

詳しいご回答、本当にありがとうございます。近似はかなり苦手なので、勉強になりました！

回答No.3

ht1914

＃２です。
ミスがありました。訂正させて頂きます。

（誤）［Ｈ２Ａ］～２×２０＾(－５)となります。
（正）［Ｈ２Ａ］～２×１０＾(－５)となります。

すみませんでした。

お礼

いえいえ。訂正ありがとうございます。

回答No.1

c80s3xxx

> イオンバランスとかマスバランスを考えて解くんでしょうか？？？

その通り．
すべての溶存化学種を書き出す．
チャージバランス，マスバランス，解離平衡の式を書き出す．
連立方程式を解く．
ただし，適切な近似を使えないと，この問題は4次方程式を解かなくてはならなくなります．

お礼

ありがとうございます。がんばってみます。