前回の演習問題の解説

nF
e

陽極槽+ -e--

マイナス電荷の流れ

t+Li+t+Li+e-

1/2Cl2
Cl-Li+eLi

t-Cl-

Cl- →e- + 1/2Cl2t-Cl-

Li+ + e- → LinFe

陽極槽+ -e--

マイナス電荷の流れ

t+Li+t+Li+e-

1/2Cl2
Cl-

H2 O

e-

H2 , OH-t-Cl-t-Cl-

Cl- →e- + 1/2Cl2 H2O + 2e- → H2 + 2OH-

Li+ + e- → Li E0 = -3.045 V

H2O + 2e- → H2 + 2OH- E0 = -0.828 V

テキスト 物理化学 p.145

起こりにくい還元反応

起こりやすい起こりやすい酸化反応起こりにくい陽極槽におけるLi+の減少量とした場合
n = 0.6720/42.392= 0.01585 = 0.05 (F) x t+(Li+)
t+(Li+) = 0.01585/0.050 = 0.317

陰極槽におけるLi+の減少量とした場合
n = 0.01585= 0.05 – 0.05 x t+(Li+)
t+(Li+) = (0.05-0.01585)/0.05 = 0.683

水の役割（１）水の誘電率が大きい（１）
クーロンの法則
二つの電荷を帯びた粒子（荷電粒子）間に働く力の大きさは、二つの粒子の電荷(と)の積に比例し、粒子間の距離r の二乗に反比例する。

（２）水和効果（イオン-双極子相互作用）

水のふしぎ，山文社から引用

化学 Ｉ，大日本図書より

水のふしぎ，山文社から引用

水のふしぎ，山文社から引用

水のふしぎ，山文社から引用

H+とOH-はなぜ異常に速く動けるのか？

テキスト 物理化学 p.125

基礎電気化学（9）~ 解離平衡と水素イオン濃度，酸と塩基，緩衝溶液 ~2010-11-22

この授業で学ぶこと。
• 酸と塩基の定義• 弱酸と強塩基の塩，強酸と弱塩基の塩の水溶液の性質• 緩衝溶液酸 · 塩基 · 塩の反応（１）(1) アレーニウスの定義

Ｗｅｂ化学より引用
http://kminami373.hp.infoseek.co.jp/webkagaku/index.htm

水溶液中でｵｷｿﾆｳﾑｲｵﾝＨ3O+(水素イオンＨ+)を生じる物質。

水溶液中で水酸化物イオンＯＨ-を生じる物質(２) ブレンステッドの定義

Ｈ+を与える分子やイオンが酸であり、Ｈ+を受け取る分子やイオンが塩基である。

酸 · 塩基 · 塩の反応（２）(3) ルイスの定義
酸は電子対を受け取るあらゆる物質であり、塩基は電子対を供与するあらゆる物質である。

(1) 塩と化学平衡
Ｗｅｂ化学より引用
http://kminami373.hp.infoseek.co.jp/webkagaku/index.htm

強酸と強塩
基の塩強酸強塩基中性溶液（１）強酸と強塩基の塩 (NaCl: HCl + NaOH)（２）弱酸と強塩基の塩 (CH3COONa: CH3COOH + NaCl)（３）強酸と弱塩基の塩 (NH4Cl: HCl + NH3)
（４）弱酸と弱塩基の塩 (CH3COONH4: CH3COOH + NH3)

(2) 弱酸と強塩基の塩(CH3COONa: CH3COOH + NaCl)
酢酸ナトリウムCH3COONaの加水分解
CH3COONa → CH3COO- + Na+
H2 O ⇄

H++ OH（溶液は塩基性を示す）

一部が反応してCH3COOH分子となる。
一つにまとめると。
CH3COO- + H2O ⇄ CH3COOH + OH-

CH3COO- + H2O ⇄ CH3COOH + OH溶解前 c00
平衡時 c(1-h)
chch

K h (加水分解定数) = [CH3COOH][OH]/[CH3COO-] = ch x ch /(c(1-h)) ≑ ch2∴h = √(K h/c)

K h = [CH3COOH][OH][H+]/([CH3COO-][H+]) = Kw/Ka[OH-] = ch = √(Khc) = √((Kwc)/ Ka), [H+] =Kw/[OH-] = √((KaKW)/c)

(3) 強酸と弱塩基の塩(NH4Cl: HCl + NH3)
塩化アンモニウムNH4Clの加水分解
NH4Cl→ NH4++Cl-

OH-+

H+

H2 O ⇄（溶液は酸性を示す）

一部が反応してNH3とH2O分子となる。
一つにまとめると。
NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+

NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H2O + H+
溶解前 c
平衡時 c(1-h)

0ch0chK h (加水分解定数) = [NH3][H+]/[NH4+] = ch xch /(c(1-h)) ≑ ch2∴h = √(K h/c)

K h = [NH3][OH][H+]/([NH4+][OH-]) = Kw/Kb[H +] = ch = √(Khc) = √((Kwc)/ Kb), [OH] = Kw/[H+] = √((KbKW)/c)Kw= [H+]・[OH-] = 10-14 (mol/l)2 ( 一定値を水のイオン積という)pH = - log [H+] , [H+] =10-pH (mol/l)

学研 よくわかる化学Ⅰ·Ⅱより

緩衝溶液（１）酸・塩基の水溶液を少量加えても，ｐＨがほとんど変化しない溶液。

少ない量で大きくpHが変化する
緩衝作用が無い

緩衝作用がある。

0.1mol/l酢酸10mlを0.1mol/l水酸化ナトリウムで滴定

緩衝溶液（２）・弱酸とその塩 あるいは 弱塩基とその塩

H+酸を加えCH3COOHが生成 る

OH-塩基を加Na+えCH3COOH CH3COO る

H2Oが生成緩衝溶液（３）・CH3COOHの溶液(Ca)にその塩の酢酸ナトリウム(Cs)を加えた場合の水溶液の水素イオン濃度？
解離平衡 CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+

Ka = [CH3COO-][H+]/[CH3COOH]

変形すると，[H+] = Ka [CH3COOH]/[CH3COO-]
酢酸ナトリウムCH3COONaはほとんど完全に解離しているので[CH3COO-] = Cs
酢酸はほとんど解離していないので，[CH3COOH] = Ca
したがって，[H+] = Ka Ca/Cs

練習問題４-１
0.1 mol/Lの酢酸ナトリウム水溶液の水素イオン濃度を求めよ。ただし，酢酸のKa = 1.75 x 10-5,Kw = 1.0 x 10-14[H+] = √((KaKW)/c)より，

Ka = 1.75 x 10-5，Kw = 1.0 x 10-14,0.1 mol/Lを代入すると，[H+] = √(1.75 x 10-5 x 1.0 x 10-14/0.1)= 1.32 x 10-9 mol/L練習問題４-２

pHが6である緩衝溶液を作るには，酢酸ナトリウ
ムと酢酸の濃度をどのような割合に混合すればよいか。ただし，酢酸のKa = 10-4.7[H+] = Ka Ca/Cs より Ca/Cs = [酢酸濃度]/[酢酸ナトリウ濃度] = [H+]/Ka = 10-6/10-4.7 = 10-1.3 = 0.05
つまり，[酢酸濃度]＝0.05[酢酸ナトリウム濃度]
酢酸ナトリウムの濃度が酢酸の２０倍必要

小テスト４-2
アンモニアの溶液(Cb)にその塩の塩化アンモニウム(Cs)を加えた場合の水溶液の水素イオン濃度[H+], 水酸化物イオン濃度[OH-]をKb, Kw , Cb, Csなどを用いて表しなさい？
ヒント
解離平衡
NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH-

Kb = [NH4+] [OH-]/[NH3]
加水分解平衡NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+

Kh = [NH3][H+]/[NH4+]