質問: 化学の問題(ph,電離) さきほど質問しましたが自分で解答をつくってみました。 答え合わせおねがいします (問題) 0.15mの生理食塩水(電離度1.00)と浸透圧が等しい酢酸溶液のphはいくらか?酢酸の電離度は0.04とする。また、この酢酸溶液100mlに0.1mのnaohを585ml加えるとphはいくつになるか答えよ。naohの電離度は1.00である。 (解答) [nacl]⇔[na^+]+[cl^-] 生理食塩水は電解質で電離度α=1.00で電離したのち [na^+]=0.15m [cl^-]=0.15m [acoh]⇔[aco^-]+[h^+] 酢酸も浸透圧が等しいということから電離度α=0.04のとき[acoh]=xmとすると [aco^-]=x*0.04=0.15m [h^+]=x*0.04=0.15m つまりph=-log0.15(あってますか?) あとは 【化学平衡式】 [aco^-][h^+]/[acoh]=ka (1-α)=1と近似して ka=xα^2 [aco^-][h^+]/[acoh]=x(0.04)^2・・・・(1) 【物質収支】 [aco^-]+[acoh]=x*(100ml+585ml)/1000・・・(2) [na^+]=0.1*(100ml+585ml)/1000・・・・(3) 【イオン的中性式】 [aco-]+[oh^-]=[na^+]+[h^+] [oh^-]と[h^+]は[aco-]と[na^+]よりかなり少ないだろうと推定して [aco-]+=[na^+](近似)・・・・(4) x*0.04=0.15 よりx=3.75m(酢酸の全濃度) (4)を(2)、(3)に代入して得れた式を化学平衡式(4)に入れて ph=-log0.219=0.658 なぜかphが酸性側ででてしまいました。何が間違っているのか教えてください。おねがいします
回答: >酢酸も浸透圧が等しいということから電離度α=0.04のとき[acoh]=xmとすると [aco^-]=x*0.04=0.15m [h^+]=x*0.04=0.15m つまりph=-log0.15(あってますか?) 残念ながらハズレです。 電離度0.04の時水の中にはaco^-とh^+の他にacohも入ってますから、仮想的な酢酸初濃度を[acoh]0とし電離度をαとすると、浸透圧に寄与する濃度は、 [acoh]+[aco^-]+[h^+]=(1-α)[acoh]0+2α[acoh]0 になります。これが0.15mol/lの食塩水と同じ浸透圧であると言うことは、 食塩の浸透圧に寄与する物質濃度、 [na^+]+[cl^-] に等しくなります。 つまり、 [na^+]+[cl^-]=0.30 mol/l=(1-α)[acoh]0+2α[acoh]0=(1+0.04)[acoh]0 になります。