質問: phの問題(緩衝液) こんにちは。 ph5.00の乳酸の緩衝液をつくるのに必要な乳酸と乳酸イオンの 比を計算せよ(なお、乳酸のpkaは3.86)という問題があるのですが、 これはph(5.00)=3.86+log10[c3h5o3-]/[c3h6o3]という式を 使ったらいいんでしょうか? pkaが3.86なので、phを5.00にするには[c3h603]の割合を多くすれば いいんではないかと考えたんですが、計算方法がイマイチ分かりません。 どなたか解説していただけないでしょうか...? よろしくお願いします。
回答: かなり冗長な説明です。 「平衡前」の初濃度をそれぞれ、[c3h6o3]=a(m),[c3h5o3^-]=b(m) とします。 すると「平衡時」において ph=5.00 → [h^+]=10^(-5)m なので 水の電離によるh^+を無視すれば [h^+][c3h5o3^-]/[c3h6o3]=ka から c3h6o3がx(m)反応して平衡に達したとすると、 10^(-5)*(b+10^(-5))/(a-10^(-5))=ka が成り立ちます。 ところで通常緩衝溶液は、その濃度が極めて薄い場合は、 緩衝作用が殆ど期待できないので、a,b>>10^(-5)m と見なす事が可能です。 よって、a-10^(-5)≒a、b+10^(-5)≒b と近似できるので上式は、 b*10^(-5)/a=ka → b/a=10^5*ka=10^(5-3.86)≒13.8 となります。