質問: 化学平衡 高校生です。化学平衡について知りたいです。 フェノールフタレインで着色したアンモニア水に塩化ナトリウムと塩化アンモニウムをそれぞれ加えると、前者は変化なく、後者は無色透明になりました。 化学平衡は一応学んだのですが、なぜこうした結果になるのかわかりません。 溶液中の反応などを教えてください。 長文ですみません
回答: アンモニアは弱酸なので、それを水に溶かしたときの化学平衡(下式)は、圧倒的に左に片寄っているので、わずかな量のoh-を生じるのみであり、弱いアルカリ性しか示しません。 nh3 + h2o ←→ nh4+ + oh- それに対して、hclは強酸であり、水に溶かしたときの化学平衡(下式)は圧倒的に右に片寄っており、多量のh+を生じ、強い酸性を示します。 hcl ←→ h+ oh- 塩化アンモニウムを水に加えた場合の「考え方」は、まず、塩化アンモニウムの加水分解(下式:こう書くと加水分解とはいえないが)を考えます。 nh4cl ←→ nh3 + hcl (nh4cl + h2o ←→ nh4oh + hcl でもよいかも?) この時に生じたnh3は弱酸なので、oh-を増やす作用はごくわずかです。それに対して、hclは強酸なので、h+を増やします。結果的に、そのh+と系内のoh-が結びついて水になります(なぜなら、こうならないと「水のイオン積」[h+][oh-]が10^14 (mol^2/l^2)にならなくなるからです)。 すなわち、nh4clを加えることによって、相対的にoh-が減少し、アルカリ性が弱くなります。また、加える量によっては、酸性になることもあります。フェノールフタレインの変色域は、ややアルカリ性側によっていますので、nh4clの添加によって色が消失したと言うことでしょう。 塩化ナトリウムの場合には、形式的に、加水分解によって生じるのがhclとnaohであり、それぞれ強酸と強塩基なので、phに及ぼす影響は小さいと言うことになします。 nacl + h2o ←→ naoh + hcl なお、上述の「加水分解」というのは、あくまで説明のための考え方であって、それが現象の本質と言うわけではありませんので、念のため。 それにしても、今時の高校ではpkaを習うのでしょうか?