pH計算（弱塩基）

質問

pH計算で困っています。
pH=9の500L溶液をpH=9.5までpH調整したい。
28%のアンモニア水を使用してpHを調整したのですが、計算方法が分からなく困ってます。
どなたか計算を教えてください。

回答No.4

nious

#2ですが高校レベルの別解です。

加えるNH3の物質量をn(mol)として体積変化を無視すると、
溶液には予め[OH^-]=10^(-5)Mが含まれるから、NH3の解離により生じる[OH^-]=x(M)として、

[OH^-][NH4^+]/[NH3]={10^(-5)+x}x/{(n/500)-x}=Kb=10^(-4.76)

pH=9.5だから [OH^-]=10^(-5)+x=10^(-4.5) より x=10^(-4.5)-10^(-5)=2.16*10^(-5) になればよいから
式にx=2.16*10^(-5)を放り込むと、n=0.03048(mol)

よって、CV=n → 1000V=(1000*17*n)/(280d)=1.85/d(ml)

回答No.3

gohtraw

ｐＨ＝９の初期状態がＮａＯＨａｑの場合とＮＨ３ａｑの場合、解き方としては変わりませんが前者の場合ＮａＯＨの解離度≒１なので１０＾－５ｍｏｌ／ＬのＮａ（＋）とＯＨ（－）は常に存在することになります。従って平衡の式で水酸化物濃度は（形式的ですが）
・水酸化ナトリウム由来の水酸化物イオン
・アンモニアの解離に由来する水酸化物イオン
の和を用いる必要があります。念のため。

回答No.2

nious

pH=9の溶液は強塩基のNaOHのみを含むとし、NH4^+のpKa=9.24(25℃)を使います。

[Na^+]≒10^(-5)Mを含む溶液が500L

ここへ濃度C(M)のNH3水をV(L)加えて調整しますが、
500Lという量及び28%の濃度から体積変化は無視できると仮定して計算します。

すると電荷収支から、

[H^+]+[Na^+]+[NH4^+]=[OH^-] → [H^+]+10^(-5)+(CV/500)*{[H^+]/([H^+]+Ka)}=Kw/[H^+]

pH=9.5だから [H^+]=10^(-9.5) を代入すると、V=0.03048/C

28%NH3水の比重をdとすれば、C=280d/17(M)

よって 1000*V=(1000*17*0.03048)/(280d)=1.85/d(ml) を加えればいいでしょう。

多分仮定は正しいと思います。dは自分で調べてくらさい。

またあくまでも計算による理論値だから実測値とは一致しないでしょう。

回答No.1

gohtraw

アンモニア水中では
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ⇔ＮＨ４（＋）＋ＯＨ（－）
の平衡があり、Ｗｉｋｉによるとその平衡定数は１．８＊１０＾－５だそうです。ＮＨ３、ＮＨ４（＋）、ＯＨ（－）の濃度をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とすると
Ｃ２＊Ｃ３／Ｃ１＝１．８＊１０＾－５
です。ｐＨ＝９であればＣ３＝１０＾－５、イオンのバランスよりＣ２＝Ｃ３として解くとＣ１が出ます。
　ｐＨ＝９．５についても同じことをすればＣ１、Ｃ２が判るので、
両者の（Ｃ１＋Ｃ２）の差をとればアンモニアをどれだけ加えればいいかが判ります。