クエン酸の電離度などについて

質問

クエン酸について教えていただきたいんですが、
電離度は濃度で変わるというのはわかりますが、
pKaもまた濃度によって異なるのでしょうか？
理化学辞典も見たのですが、このあたりのことがかかれてませんでした。

自分なりに調べた中では、pKa は酸の強さを定量的に表したものであり、
濃度には依存しない、とありました。

もし、pKaが濃度により変わらないのならば、
クエン酸の pKa がわかれば、あるモル濃度のクエン酸の電離度がわかるですか？ 電離度は、（pKa、モル濃度）の関数ですので。

何をやりたいのかといいますと、クエン酸一水和物を蒸留水に溶かし、
それをアンモニア水をちょっとずつ加えながら、その溶液のｐHを
５～６にあわせたいのです。これらのことを、50ml用のビーカーで行わないといけません。予算の関係で。なので、加える必要のあるアンモニア水の量が100ml必要ということになると実験が出来なくなってしまいます。

なので、クエン酸溶液を　20ml　くらい作製して、この20mlの溶液のｐHが５～６の間に保てるアンモニア水の量が大体20～30mlであればちょうど良いのです。

しかし、電離度などいろいろ良く分からないことが絡んできまして、溶液の調整が出来ない状態であります。

回答No.4

nious · ベストアンサー

#3です。
とりあえず適当な条件で計算した結果を参考に書いておきます。
例えば同濃度A=B=0.1M程度の場合、pH=5のときの式は 2C-D≒10^(-5)となるので、
x≒2v から、例えばリン酸=10ml、アンモニア水=20mlなら条件を満たすと思います。
同様にしてpH=6は、2.8C-D≒10^(-6)となるので、
x≒2.8v から、リン酸=10ml、アンモニア水=28mlなどが考えられるでしょう。

お礼

御礼遅れてすみません。

非常に参考になりました。こんなに詳しく説明していただきありがとうございます！！

回答No.3

nious

#2ですが訂正します。
C=Av/(v+x)、D=Bx/(v+x) です。
最初にv=20mlでうまくいかない場合はもっと小さくするなり、
濃度を適当に調整するなりして再計算してくらさい。

回答No.2

nious

#no1ですが続きです。
クエン酸の解離定数を K1、K2、K3、アンモニアをKb、
濃度A(M)のクエン酸v(ml)に対して、B(M)のアンモニア水をx(ml)滴下したとして、
C=Ax/(v+x)、D=Bv/(v+x) とおくと、
[H^+]+{D*Kb[H^+]/(Kb[H^+]+Kw)}-{C*K1([H^+]^2+2*K2[H^+]+3*K2K3)/([H^+]^3+K1[H^+]^2+K1K2[H^+]+K1K2K3)}-(Kw/[H^+])=0
pH5～6なので、この式の[H^+]=10^(-5)～10^(-6)を代入すれば、
vとxの関係式が出るので、v+x＜50 の条件でxを決定します。

回答No.1

nious

まずクエン酸が「3価の弱酸」である事は知っていますか。
この問題は単に電離度などが分かったところで解決しないような複雑な問題になると思いますよ。
相手がNaOHのような強塩基ならまだ考え易いのですが、アンモニアのような弱塩基だと話がややこしくなってしまいます。
複雑な計算をすれば、多分なんとかなりそうな気がしますが、高校のレベルを越えたものになります。