質問: 中和滴定について教えてください(>_<) 授業で生化学を学んでいる物ですが解らないことがあるので教えてください。 中和点における酸と塩基の当量数の関係(中和の公式)を示すには、どうすれば良いんでしょうか?
回答: wikipediaでは「化学反応において、反応物のあいだの量的関係を示す場合にモル当量が用いられる」とあります。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%82%b0%e3%83%a9%e3%83%a0%e5%bd%93%e9%87%8f ここで、中和とは水酸化物イオンと水素イオンが反応して水を生成することですから反応式は h^+ + oh^- → h2o となります。つまりどんな種類の酸・塩基を用いてもこの反応式は変わらず、 反応物と生成物との物質量比は h^+ : oh^- : h2o = 1 : 1 : 1 と表せます。つまり中和反応では、1モルの水素イオン・水酸化物イオンが何モルの酸・塩基から得られるかが鍵となるのです。 例えば酸として塩酸・硫酸を例に挙げますと hcl → h^+ + cl^- h2so4 → 2h^+ + so4^(2-) となりますから、塩酸から水素イオンは1モル電離し、硫酸からは2モル電離できるわけです。当量数に表しますと、水素イオン1モルは、塩酸なら1当量、硫酸なら0.5当量となります。 塩基の場合も一応例として水酸化ナトリウム・炭酸ナトリウムを挙げますと naoh → oh^- + na^+ na2co3 + 2h2o → 2oh^- + 2na^+ + co3^(2-) となりますから、水酸化物イオン1モルは、水酸化ナトリウムなら1当量、炭酸ナトリウムなら0.5当量となります。 酸1当量と塩基1当量がちょうど反応するわけですから、中和点では (酸の当量数)≡(塩基の当量数) ・・・(1) となります。また、中和反応は主に溶液中で行いますから、当量数を用いた濃度を定義すれば便利です。余り用いられないようですが、1リットル当たりの当量数を“規定度”として定義されています。 (規定度[n])=(当量数)÷(溶液の体積[l]) ・・・(2) (2)式を変形しますと (当量数)=(規定度[n])×(溶液の体積[l]) ・・・(3) 酸の規定度をn(a)、塩基の規定度をn(b)、中和点での酸の体積をl(a)、塩基の体積をl(b)と表しますと(3)式から (中和点での酸の当量数)= n(a) × l(a) ・・・(4) (中和点での塩基の当量数)= n(b) × l(b) ・・・(5) となります。(1)式に(4)式、(5)式を代入しますと n(a) × l(a) = n(b) × l(b) ・・・(6) のように表せます。私の使っていました教科書を参照しますと n × l = n' × l' のように表されています。 中和の公式は(6)式のことで、中和点での当量数の関係は(1)式のことかと思われます。