質問: 吸光度の問題について 無色の陽イオンxと陰イオンyを反応させて、着色した化合物xyを生成する。 3×10∧-3molのxイオンを含む水溶液と5×10∧-3molのyイオンを含む水溶液と混合し、水で1lに希釈した。これを溶液aとする。また3×10∧-3molのxイオンを含む水溶液と大過剰のyイオンを混合し、同じく1lに希釈した。これを溶液bとする。 吸光度を測定結果は、a溶液は0.85、b溶液は0.88であった。 1)化合物xyのモル吸光係数を求めよ 2)a溶液中に含まれる化合物xyの濃度を求めよ 3)a溶液中に含まれるx イオンとyイオンの濃度を求めよ 4)この反応の平衡定数を求めよ 読みにくかったら申し訳ありません。誰かわかる方、解き方を教えてください。
回答: 1~4全部考え方が分からないということでしょうか? 反応としては、 x + y -> xy ということですよね? 溶液aと溶液bをくらべた場合、どちらも入っているxイオンの濃度は3 mmol/lで同じですが、加えたyイオンが、溶液aでは小過剰([y] = 5 mmol/l)、溶液bでは大過剰([y] >> 3 mmol/l)になっています。 ここで、この問題は「平衡反応」を扱っていることに注意してください。 上記の反応が100%進行して、逆反応が無視できるのなら、溶液aと溶液bに含まれるxyの濃度は同じになるはずです。ひいては、xyに由来する吸光度も同じはずです。 ところが、本反応は平衡系となっているので、yイオンが少なめな溶液aでは、xyの量は少なくなるでしょう(平衡反応の常識)。 実際に、吸光度は溶液aがやや少なくなっています。 さて、ここから問題1に進んでいきます。 上記のとおり、溶液aはxが完全にはxyになっていないと思われるので、溶液aの吸光度からxyのモル吸光係数は求められません。 しかし、溶液bはxが完全にxyになっているとして良いので(なぜならyが大過剰に存在するから)、[xy] は用いたxの量から[xy] = 3 mmol/lと出せます。あとはランバート・ベールの式からイプシロンを出すだけです。。。と言いたいのですが、この問題には実は抜けがあって、測定に用いたセルの光路長が書かれていません。ふつうは1 cmセルなのでl = 1として良いのですが、世の中には光路長が違うセルもあるので、本当はセルの大きさをきちんと書くべきです。 問題2では、問題1で求めたイプシロンの値と、吸光度から、再びランバート・ベールの式を用いることで[xy]が出せます。 問題3では、問題2で求めた[xy]を、xの初期濃度([x]0 = 3 mmol/l)およびyの初期濃度([y]0 = 5 mmol/l)から引けば答えは出ます(自分で平衡式を描いてみてください)。 問題4では、問題3で求めた[x], [y]、および[xy]を平衡定数の式に入れれば計算できます。