硝酸水溶液中のpHの求め方

質問

空気中の二酸化炭素が飽和した水(pH5.6)に亜硝酸0.166mM、硝酸0.143mM溶けていたらpHはいくらになりますか？
計算方法も合わせて書いてください。
よろしくお願いします。

回答No.1

nious · ベストアンサー

前にもあなたの質問に答えた者ですが、高校レベルの考え方を記します。

大気が25℃,1atmの条件に於いてCO2が水に飽和するとその濃度は、
[CO2]=0.0102mM、溶液はpH≒5.6程度になります。

弱酸：亜硝酸(HNO2)の濃度=0.166mM=A
強酸：硝酸(HNO3)の濃度=0.143mM=B

とします。

また、HNO2の酸解離定数：pKa=3.29、CO2のpK1=6.35 を使います。

CO2の解離により生じた[H^+]を無視できると仮定して考えると、

硝酸の解離により生じた[H^+]=B だから、
亜硝酸の解離により生じた[H^+]=x とすれば平衡時には、

[H^+][NO2^-]/[HNO2]=(B+x)x/(A-x)=Ka が成り立ちます。

ここで、B+x=[H^+] と置くと、x=[H^+]-B より、

[H^+]^2+(Ka-B)[H^+]-Ka(A+B)=0

この[H^+]の2次方程式を解くと、[H^+]=0.254mM、pH=3.60 になります。

またこのとき、CO2の解離により生じた[H^+]≒[HCO3^-]=K1[CO2]/[H^+]=1.8*10^(-8) より、
仮定はほぼ正しく、近似は妥当と思われます。

お礼

ありがとうございます。
niousさんが前にこたえてくれた回答ではちょっとわからなかったので、また質問しました。
今回の回答も少しわからないところがありますが、なんとか理解するようにがんばります。

回答No.2

htms42

私も前の質問に答えたものです。
前の質問には荒っぽい回答を書きました。
二酸化炭素も亜硝酸も無視して硝酸だけで考えたｐＨを回答としました。
硝酸の溶けている溶液であるのに二酸化炭素が溶けていることにこだわっておられるからです。
「硝酸だけによるｐＨは分かるが亜硝酸が共存すればどう変わるかがわからない」という質問ではありません。（そうであれば硝酸だけで考えたｐＨの値を示しているはずです。私が硝酸だけについて考えて出した値について「計算は？」という問が出るはずもありません。）
亜硝酸の影響を知りたければ亜硝酸の平衡定数が必要であるというのも分かっておられないようです。（平衡定数が必要であるということは分かるが計算がわからないというのであれば辞典なり、便覧なりで調べて平衡定数の値を載せておくべきです。少なくとも必要であるということがわかるような文章を書いておくべきです。前回の質問の段階で分からなくてもｎｉｏｕｓ様の回答を見れば必要であるということがわかリます。）

どこまでのレベルのことがわかっておられてどこが分からないのかがまったくわからないのです。

場面は多分、大気汚染、水質調査ではないでしょうか。

亜硝酸濃度の方が硝酸濃度よりも高いというのがどういう場面で生じたものかが気になりました。濃度をどういう方法で決めたのかも気になりました。