リン酸カリウム緩衝液と酢酸の反応

質問

リン酸カリウム緩衝液について勉強しているのですが、酢酸を加えたとき、どのような化学反応が起こっているのでしょうか。
リン酸カリウム緩衝液内のＫＯＨと酢酸の中和で酢酸カリウムができたのかなと思っているのですが、他にリン酸も入っているので、また
強酸と弱酸の塩の反応が起こるようにも思えますし。
どなたか教えて頂けないでしょうか。

回答No.2

htms42 · ベストアンサー

緩衝液の仕組みがまだよく分かっておられないからだと思います。
原理的なことは酢酸・酢酸ナトリウム緩衝液で考える方が分かりやすいです。
酢酸を水酸化ナトリウムで中和していく時、ｐＨがどのように変化していくかの概略はご存知でしょうね。
参考のためにグラフを載せておきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%92%8C%E6%BB%B4%E5%AE%9A%E6%9B%B2%E7%B7%9A
このグラフでは中和の初期と当量点付近でｐＨが大きく変わりますが１／２中和点付近ではｐＨの変化がゆっくりです。
１／２中和点（ＮａＯＨの滴下量が５ｍｌ）でのｐＨの値が４．７６と書かれています。この値はｐＫに等しいです。その前後３ｍｌでｐＨの変化は±０．５ほどです。±１ｍｌではもう少し変化が小さくなって±０．１３ぐらいです。

１／２中和点よりも１ｍｌ余分に水酸化ナトリウムを加えてもｐＨは０．１３しか増加しないのです。０．１ｍｌ余分に入れたという場合であれば△ｐＨ＝０．０１３です。さらに０．１ｍｌ加えたとするとｐＨがさらに０．０１３増加します。（この変化量はＫの値には無関係です。Ｋが変わるとこの部分のグラフが上下に平行移動するだけです。）

この点での液量は１５ｍｌです。
１５ｍｌの水に０．１ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液を０．１ｍｌ加えたとします。ｐＨは７から１０．８２まで変化します。さらに０．１ｍｌ加えたとすると１１．１３になります。
ｐＨの変化が０．０１３であるというのがものすごく小さいものであるということがわかります。
ＮａＯＨを加える代わりに塩酸を加えたとします。１／２当量点から少し戻すことに対応します。同じようにｐＨの変化はごく小さいものになります。
塩酸、水酸化ナトリウムではなくて別の酸、塩基を少し入れた場合でもｐＨの変化はこの範囲に収まっているはずです。

緩衝液の「緩衝」という働きがどういうものであるか分かっていただいたでしょうか。
１／２当量点ではなくてもその近くであればｐＨの変化が小さいですから緩衝液として使うことが出来ます。ｐＨの調整が必要であれば少しずらすことが出来るのです。緩衝能の大きいのは１／２中和点です。

酢酸に水酸化ナトリウムを加えて行った時、中和点よりも手前であれば加えたＮａＯＨが残っているなんてことはありません。
同様に燐酸に水酸化カリウムを加えて行った時にＫＯＨが残っているなんてこともありません。
燐酸は三価の酸ですからｐＨの変化のゆるいとことが三箇所あります。
ｐＨの異なる領域で働く緩衝液を作ることが出来るので便利だということになります。
原理は全て同じです。

回答No.1

noname#160321

早い話「全部の反応が起きます」。
イオン反応で、しかも平衡状態なので、イオンしか考える必要はありません。
考える必要のあるのは、リン酸のＫa1、Ｋa2、Ｋa3と酢酸のＫa、それにリン酸緩衝液のリン酸の初濃度、水酸化カリウムの初濃度、加えた酢酸の量、そしてリン酸緩衝液の体積と最終混合物の体積、これだけです。

補足

なるほど、ややこしいですが、phがほとんど変化しない（酢酸0.2ml
を加えるたびに０．０１ずつ変化）ということは、酢酸は弱酸だから、それより酸性の強いリン酸がある以上、酢酸を加えていってもpｈはあまり変化しないということなんでしょうか