質問: 溶液100ml中に分子量100のある弱酸HAが1.00g溶解しており、その時のpHが2.70であった。HAの酸解離定数kaを求めなさい。
回答: この問題では、まず酸解離度定数Kaを文字でおいてみましょう。 分かりにくいと思うので、早速やってみます。 では解説します。 弱酸HAが電離する時の化学反応式は以下のとおりです。 HA⇔H++A− これより、モル濃度はそれぞれ[HA]、[H+]、[A−]となります。 これを用いると、この時の酸解離度定数は以下のとおりになります。 Ka=[H+][A−]/[HA] 後はこれに代入します。そのためには各物質のモル濃度を 求める必要があるので、求めていきます。 HAは分子量100で、1.00g溶かしたので物質量は0.01mol となります。溶液は全体で100mLなので、0.1Lと変換できます。 これより、HAのモル濃度は0.01/0.1=0.1mol/L となります。 pH=-log10[H+]と表されることをおさえておきましょう。 これより、[H+]=1.0×10^-2.7mol となります。 化学反応式の係数について注目すると、H+:A−=1:1 となっていますね。化学反応式の係数は物質量、モル濃度の 比になってくるので、[A−]も求まります。 これを用いると、[A−]=1.0×10^-2.7mol となります。 これを先程求めたKaに代入します。計算は以下のとおりです。 Ka=(1.0×10^-2.7)2/0.1-1.0×10^-2.7 ここで、1.0×10^-2.7は0.1より十分に小さいので 近似を用いて無視します。すると、 Ka=(1.0×10^-2.7)2/0.1 =1.0×10^-5.4/0.1 =1.0×10^-4.4(mol/L) となります。 分かりにくい点などあれば質問して下さい。長文失礼しました