雑な図ですいません。 写真のような混合水溶液のPHを求めるような問題についてです。 そもそも中和して

雑な図ですいません。

写真のような混合水溶液のPHを求めるような問題についてです。

そもそも中和してOH−が余った場合の水溶液のPHには水素が含まれていないはずではないでしょうか？

No.2 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/09/09 21:40

化学平衡という考え方･理論で、下の文章はWikiの下のページ一番上の文章を抜粋しました。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8C%96%E5%AD%A6 …

”化学平衡とは可逆反応において、順方向の反応と逆方向との反応速度が釣り合って反応物と生成物の組成比が巨視的に変化しないことをいう”
酸塩基の電離や水のイオン積は、化学平衡状態にあり、その理論で取り扱います。

写真の反応式では水の場合
H+　+　OH-　→　H2O　と表していますが、本来中和反応を平衡論的に記述するなら、
H+　+　OH-　⇔　H2O　と表さなければなければならないもので、右向きの反応が大きいけれど極まれに左向きの反応も起こっている　としなければならないのです。
でも、実際の学術論文でも、ある反応で一方向が主であれば片方の向きの矢印を使ってしまいますけど…

そして、この中で[H+][OH-][H2O]の3つの濃度のうちどれか一つを変化させると、それに影響されて他の濃度も変化し、
その変化はある、ひとつの値、水の場合は　水のイオン積(平衡定数の一つですね)　になり、
全てが水分子にならないし、ほんの僅かでも[H+]や[OH-]が存在している、という理論から成り立っています。
その中の一つ(中和反応での[H+][OH-][H2O]の3つ)がなくなることは決してないです。

数学的に考えるとゼロがあるとイオン積(というか平衡定数自体)が成り立たないです…


この化学平衡(平衡論)という考え方は、18世紀後半あたりから化学者が構築していった学問で、熱力学(物理化学)という化学の分野で取り扱う内容で、
中高の化学では、平衡反応、酸塩基の反応、電池や腐食電気分解、気体の状態方程式などがそれに含まれ、
主にその現象面を教えることが中心になっていて、どうしてそういう理論になっているのかは教えないです。

それを理解するためには、微積分や物理学など他の分野の基礎知識も必要になってくるので、中高ではさらっとしか教えることが出来ないです。
熱力学は大学の化学系に進学したら基礎過程でようやく習う内容になっていますね。
そして、この熱力学(物理化学)は古典的な化学の分野になってはいるのですが、まだ未解明の部分も残していて、今でも再構築に挑戦する化学者がいます。

私は、今はこんなものだと覚えておくのが良いと思います。

この回答へのお礼

丁寧にご説明ありがとうございます！
中和は深いんですね…右辺と左辺が同じ物質量にならなければいけないというルールの元、中和が行われてるんですね！ありがとうございました。

お礼日時：2018/09/10 21:01

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/09/09 19:37

先ほどの問題では強酸と強塩基が中和反応し、強塩基の量が強酸の3倍もあったと思います。

その為、単純に、中和した量を引き算で電離している[OH-]の量を求めてpHやpOHの値を求めることが可能でした。

水素イオン濃度はそのイオン積から、pH=14の強塩基溶液下でも、1.0×10^-14(mol/L)存在しています、
ただ、先の計算では[H+]は極微量で[OH-]濃度からすると何桁も違うので、無視できると考えての計算です。

しかし、それは近似値計算(実際は正確に計算しても誤差範囲)で、本当は水のイオン積の分や酸や塩基の電離定数や電離度を考慮しないといけないです。
pHが7に近くなるような領域、強酸と強塩基の量が拮抗している、強酸を弱塩基で中和(逆の場合もある)しpHが7付近になるような場合ですね。
そのような問題では、電離定数や電離度、水のイオン積が、一応問題の中に示されていないと濃度を計算することは出来ないです。
希に濃度がやいくつかの定数があって電離度を求めよという問題もあります。

さっきの問題は、その入口あたりの問題と考えられます。

この回答へのお礼

3度にわたりご回答ありがとうございます！pHが14であったとしてもH +がごく微量に存在していることがわかりました。しかし、H +は全て中和に使われてると思うのですが何故中和後にも極微量で存在するのでしょうか？

お礼日時：2018/09/09 20:45