pH計算における混合後の溶液の扱い
- 問題集に載っていた問題では、0.08mol/Lの塩酸500mlに0.06mol/Lの水酸化ナトリウム500mlを混合した場合のpHを求めることが求められていました。
- 混合後の溶液は1リットルとなるので、水素イオン濃度[H+]は0.01mol/L（=10^-2mol/L）となり、pH=-log[H+]=-log10^-2=2となります。
- 下線部の「混合後の溶液は1000ml=1Lとなる」という表現は正しいですが、厳密には1Lにならない可能性もあります。
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ｐＨ計算における混合後の溶液の扱い
ある化学関係の問題集に、「０．０８mol／Ｌの塩酸５００mlに０．０６mol／Ｌの水酸化ナトリウム５００mlを混合した場合のｐＨは、次のうちどれか。」という問題があり、その解説に、H＋のmol数は、１(価)×０．０８×５００／１０００＝０．０４mol ＯH－のmol数は、１(価)×０．０６×５００／１０００＝０．０３mol 従って、溶液中には、０．０４－０．０３＝０．０１mol の水素イオンが残る。 混合後の溶液は１０００ml＝１Ｌとなるので、水素イオン濃度[H＋]は、０．０１mol／Ｌ（＝１０－２mol／Ｌ） となり、ｐＨ＝－log[H＋]＝－log１０－２＝２log１０＝２ となる。 とありました。 この下線部の「混合後の溶液は１０００ml＝１Ｌとなる」というのは、正しいのでしょうか? 厳密には、１Ｌにならないような気がしますが……。
- tahzan
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厳密という言葉の意味ですが、例えば混合液の体積が1000mlに対して0.1％以下の変化なら実験の精度などを考えるならば無視してもよいといってよいでしょう。 混合による体積の変化を考える前に反応生成物である塩化ナトリウムについて考えてみます。 塩化ナトリウムの結晶を直接水に加えた場合にはわずかながら水の体積が増します。例えば10gの塩化ナトリウムの場合には水の体積が約0.3％程度増加します。しかしこれは結晶を加えた場合です。 薄い濃度の塩酸や水酸化ナトリウムの水溶液中では塩素イオンやナトリウムイオンは既に水分子に取り囲まれた状態で存在しており、結晶を水に加えた場合とは異なっています。混合による体積の変化は全く起こらないといってよいでしょう。
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- Saturn5
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ご指摘の通りです。 特に、濃硫酸の希釈などの場合は体積は両者の合計にはなりません。 しかし、この問題のように薄い溶液では体積は９９９～１００１ｍＬの範囲になります。 上限であっても下限であってもｐＨ＝２は変わらないです。
お礼
そうですか。９９９～１００１ｍＬの範囲だと、確かに、無視できる程度かもわかりませんね。ありがとうございました。参考になりました。
おっしゃるとおりなりません。 ただ、この場合はどちらも高希釈なのでそこから生ずる水分子の量や、塩化ナトリウムが生ずることによる溶液の体積変化は1000mLに比して充分小さいと見なされるため、「簡単のため」1000mLにしてあると思われます。 まともな大学の入試問題などでは「体積変化は無視して良い」という一文が入っています。
お礼
なるほど、「体積変化は無視して良い」という一文が入っていれば、その問題も「まともな問題」だったわけですね。ありがとうございました。参考になりました。
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お礼
0.1％以下の変化は、「９９９～１００１ｍＬ」の範囲内になるので、やはり、無視しできるわけですね。なかなかこのあたりは微妙ですが、理解することができました。塩化ナトリウムの例も参考になりました。本当にありがとうございました。