質問: 溶液化学についての質問です。 分配の法則により分配係数kd=[br2]ccl4/[br2]h2o=30の関係がある。 濃度0.05[mol/l]の臭素水溶液100mlと純粋な四塩化炭素100mlがある。水溶液中の臭素濃度を2*10^-4[mol/l]以下にするにはどのような操作をすればよいのか。計算結果も含めて説明せよ。 (ただし:平衡状態にある溶液はそれぞれ理想希薄溶液と考える) k=30なので 30=x/2*10^-4 よってx=6*10^-3[mol/l]なので 分液ロートを用いて繰り返し四塩化炭素を少しずつ加えて繰り返して抽出し、四塩化炭素100mlまで加えて、四塩化炭素の臭素溶液濃度を6*10^-3「mol/l]以上にすればよい。 これで合ってますでしょうか?
回答: 考え方に間違いはありませんが、問題の題意は毎回何mlの四塩化炭素を加えて抽出を行えば、水中の臭素濃度が2*10^-4[mol/l]以下になるかを求めなさいということです。 ですので、具体的に何mlの四塩化炭素を何回加えて抽出するか、その四塩化炭素量と回数を求めなくてhなりません。 四塩化炭素量の量は様々あリ得るので、ここでは回数をn(nは自然数)とし、四塩化炭素の量は一回に100/n(ml)として方程式を作りnを求めるのが最も簡単な方法です。 もしこの方法では期待の臭素濃度を得られないのなら、一回に使う四塩化炭素量を変えて抽出を行うことになりますが、かなり面倒かつ数学的センスが必要です。