酢酸を水酸化ナトリウム水溶液で滴定したとき、中和点における酢酸の液性は、酸性、中性、アルカリ性のいずれなんでしょうか?
弱酸の酸解離定数の対数値である、pKaは、その酸を中和するのに要した塩基の半分の量におけるpHに等しいとはどういうことなんでしょうか?

A 回答 (4件)

弱酸の緩衝液の問題として考えるのですが、



pH=pKa+log([A]/[HA])

という式があります。
(教科書をみてもこの式がわからなかったら、また補足してください。)

初濃度Caの半分の強塩基を加えた状態を考えてください。

HAのうち、半分は中和されて、A(-1)を生じます。これが
HAの共役塩基です。その濃度[A]は(1/2)Caとなります。

一方、酸HAは溶液中にA(-1)がある程度存在しているので、
それ以上は解離できません。
ので、その濃度[HA]は当然(1/2)Caとなります。

この二つの化学種の濃度を最初の式に代入すると
対数の部分はゼロになりますから、(log1=0)

pH=pKa

つまりこの問題の条件におけるpHがその弱酸のpKaを与えることになります。
注意してほしいのは、pKaは平衡定数から誘導される値なので、温度さえ一定で
あれば常に一定であるのに対し、pHは変化すると言うことです。

分析化学の問題は特に、近似が重要です。100人と101人は同じ人数なのです。
ただし、この近似を鵜呑みにして、10人と11人を同じとかやってしまうと
間違った結果になるので、常に、近似の妥当性、正当性を考える癖を付けてください。
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「中和点における酢酸の液性」については,お二人の回答及び参考 URL のペ-ジ(the Home Page of Mr. & Ms. Hayashi)から「3 私の教材と主張など」→「3.化学平衡」→「11.酸と塩基」と進んだ中にある説明を御覧下さい。



なお,「中和点における酢酸の液性」と書かれていますが,中和点においては,酢酸は全て水酸化ナトリウムと反応して酢酸ナトリウムになっています。したがって,「中和点におけるこの溶液の液性」あるいは「中和点における酢酸ナトリウム溶液の液性」というべきです。


さて,後半部分ですが,inorganicchemist さんの回答が参考になりますが,残念ながら「平衡状態における[HA]は弱酸の初濃度Caに等しいと近似できますから、」は間違いです。これは次の様になります。

酸 HA の解離は HA → H+ + A- となり, pKa = ([H+][A-]/[HA]) です。

ここで,塩基 (B) との中和反応を考えると,HA + B → HB + A- と加えた塩基の濃度 [B] に等しい量の [HA] が消費されます。また,上記の様に中和した時点では,HA が全て消費されます。

さて,中和に要する量の半分の塩基を加えた場合を考えると,消費される酸の量は加えた塩基の量と同じですから,最初存在した酸の半分が消費されています。

したがって,この時の酸の量は加えた塩基の量と同じであり,中和反応で生じる A- の量と同じです。つまり,[HA] = [A-] です。

この時点の pH = -log([H+]) を考えると,

  pH = -log([H+]) = -log([H+][A-]/[A-]) = -log([H+][A-]/[HA]) = pKa

となり pKa に等しくなります。

つまり,pKa は酸を中和するのに要した塩基量の半分を加えた時点での pH に等しいわけです。

参考URL:http://www.zzz.or.jp/masasuma/
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中和点において存在する化学種と、それぞれの大まかな濃度を


考えてみてください。そのときに、たとえば、HClはほとんど
存在せずに、H(+)とCl(-)になる、では弱酸の場合は・・・
わかりましたか?

二番目の質問は、ちょっと表現にあいまいな部分があると思うのですが
酸解離定数の定義から考えてください。弱酸をHAであらわすと、

Ka=[H][A]/[HA]

[H]=[A]を代入して、両辺の対数をとって(-1)倍すると
{norinori3さんのpKaちょっとおしいですね。}

-log(Ka)=-2log[H]+log[HA]

-log(Ka)=pKa、-log[H]=pHと表すと、

pKa=2pH+log[HA] 書き換えると

pH=(1/2)pKa-(1/2)log[HA]

これが弱酸のpHを求める一般式になります。
さらに、弱酸の電離度が十分小さいと考えると、
平衡状態における[HA]は弱酸の初濃度Caに等しいと
近似できますから、

pH=(1/2)pKa-(1/2)log(Ca)

んで、後は中和に要した塩基の量から酸の初濃度を
見積もって、代入すれば・・・・

健闘を祈ります。

この回答への補足

平衡状態における[HA]は弱酸の初濃度Caに等しい,以降が僕の理解を超えているんですんが、実験では、初濃度Caということについてはなんらそくていしてもいないし、実験書にもかいていないんですが、これをつかわずにせつめいとかできるもんなんでしょうか?

補足日時:2001/05/24 00:07
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塩基性です、理由は生成する酢酸ナトリウムが、水と加水分解反応をして、


水酸化物イオンを出すからでございます
>弱酸の酸解離定数の対数値である、pKaは、その酸を中和するのに要した塩基の半分の量におけるpHに等しいとはどういうことなんでしょうか
については僕も初めて聞く単語なので、答えられません
未熟者でもうしわけない・・・
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この回答へのお礼

ありがとうございます。ほんとに化学が不得意なもんですいません

お礼日時:2001/05/24 00:12

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