質問: hco3-濃度の測定方法 nahco3の水溶液中のhco3-濃度の測定方法についてお尋ねします。この溶液のイオン電極法で測定したナトリウム濃度が50meq/lだったとします。クロールの濃度も同時に測定できたとして、hco3-の濃度は、ナトリウムの濃度50meq/lからクロールの濃度を引いた値になるのでしょうか。hco3-を直接測定する装置が無くイオン電極法によるナトリウム・カリウム測定装置でなんとか測定したいと思うのですが、「hco3-の濃度は、ナトリウムの濃度50meq/lからクロールの濃度を引いた値」とみなして良いですか。化学の素人ですので平易に教えていただければ、幸甚です。
回答: > 簡略的にでも結構ですので、どのような計算式になるのでしょうか。 あくまでも,na+ が nahco3 から来る分しかない場合に限ります. 酸解離平衡により,常温では, [h+][hco3(-)]/[h2co3] = 10^(-6.36)...(1) [h+][co3(2-)]/[hco3] = 10^(-10.34)...(2) また溶液の電気的中性条件により, [h+] + [na+] = [oh-] + [hco3(-)] + 2[co3(2-)]...(3) nahco3 が極端に低濃度でないならば,(3)式の [h+] と [oh-] は他に比べて無視できるので,実質は [na+] = [hco3-] + 2[co3(2-)]...(4) また,h2co3 や co3(2-) はもともとの nahco3 から生じているので, [na+] = [hco3(-)] + [h2co3] + [co3(2-)]...(5) [na+] には測定した値を入れ,(1),(2),(4),(5) 式を連立させればこの方程式は (原理的には) 任意の変数について解くことができます. (4),(5) 式より,[co3(2-)]=[h2co3]...(6) この値を a と置きます. (1),(2)式を掛け合わせ,(6) の関係に注意すると,[h+] = 10^{-(6.36+10.34)/2} = 10^(-8.35) つまり,nahco3 のみを溶かしているなら,今の仮定が満たされる範囲では ph は nahco3 の濃度にはほとんど依存せずに 8.35 になるということになります.もちろん緩衝力はほとんどないので,ごく簡単にこの値は狂いますが. 再び (1) 式にもどって今求められた [h+] の値を代入すると,[hco3(-)]/a = 10^(-6.36+8.35) = 10^(1.99) つまり,a = {10^(-1.99)}×[hco3(-)] になります. 一方,(5) 式から [na+] = [hco3(-)] + 2a なので,[na+] から [hco3(-)] の値は求められることになります. この計算の結果からは,極端に薄い濃度の場合でなければ,[na+] に比べて [hco3(-)] は約2%少ない値になります.[na+] をイオン電極で求めるのであれば,この差は誤差の範囲といっても問題ないことになります. > なんとかna濃度で概算できないものかと・・・。 以上の計算が成り立つのは,あくまでも nahco3 のみが成分の場合です.たとえば nacl が混入したらおしまいですが,nahco3 しか入ってないと言い切れるんですか? cl- をどうの,というくらいですから,他の成分も入るんじゃないんですか?それなのに,na+ で概算するというのは,根本的に無理があると思うんですけどね.