質問: 緩衝液 0.1mol/lの酢酸溶液10.0mlに0.1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液5.0mlを加えて緩衝液をつくった。このphを求めよ。ka=2.7×10^-5mol/l log10 2.7=0.43とする。 という問いがあります。 この溶液はどうして緩衝液とはんだんできるのですか? 化学式もわからず、全くわかりません。わかりやすく教えてください( ; ; )
回答: 酸とその共役塩基が存在する事は「緩衝溶液である為の必要条件」です、弱酸の酸解離指数をpkaとします。pka=-log(ka) 溶液中の両者の濃度がある程度高く、溶液のphについて pka-1≦ph≦pka+1 程度である必要があります。..(*) 問題では酢酸の半分が中和されて中和の直後には [ch3cooh]=[ch3coo^-]=1/30(m) 質量作用則から [h^+][ch3coo^-]/[ch3cooh]=ka ここで平衡に達する迄の濃度変化が十分に無視出来、平衡状態に於いて [ch3cooh]≒[ch3coo^-]≒1/30 と見做せるならば近似的に [h^+]≒ka、ph≒-log(ka)=pka 濃度はどちらも約 1/30 であり ph≒pka、(*)の条件を満たすから緩衝溶液と云えるでしょう。このように計算した結果から緩衝溶液と分かる訳であり問題を見ただけでは分かりません。