酸性溶液のpHについて2価の酸の時第1電離定数と第2電離定数がどれくらい離れていたら第２電離が無視で

酸性溶液のpHについて2価の酸の時第1電離定数と第2電離定数がどれくらい離れていたら第２電離が無視できるのでしょうか？
またなぜその程度の値になるのか知りたいです。

さらに硫酸のように第1電離が完全電離であり電離定数が定義できない時(大きすぎる時)はどのようにしたら良いのでしょうか？

No.1 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2019/09/16 17:58

平衡論で電離定数を扱っているのですが、電離定数だけの議論では説明出来ないです。

平衡定数Kは、一般にギブス自由エネルギー変化ΔGにより
ΔG=-RTlogK　
として定義されていて、この定義の仕方がそのまま酸塩基の解離定数にも当てはまります。K=と直すと
K=exp(-ΔG/RT)　
となり、反応によるギブス自由エネルギー変化　や　温度に平衡定数が影響されていることが判ります。
でギブス自由エネルギーGは、更に
G=H-TS
エンタルピーH、解離時の発熱量ですね、
エントロピーS、乱雑さ･情報量…エントロピーは色々な解釈がされていて、私の大学時代とすごく変わりました…

ある電離反応に対して高校で電離(解離)定数Kは、1段電離なら
HB　⇔　H+　+　B-
K=[H+][B-]/[HB]
で[]内は濃度で教えるのですが、実は濃度ではなく”活量”という熱力学的な実際に作用する濃度で定義されています。
十分に希釈した溶液の場合、濃度≒活量として差し障りが無いので、活量の部分を濃度と高校では教えています。

第2段や第3段の電離がどの程度影響を及ぼすかになると、水の解離定数Kwも問題になってきて、無視するかしないかは学習する環境、
高校で現象面だけを学ぶのか、大学で基礎としてみっちり学ぶのかで、その答えも変わってきます。
Wiki辺りで、多価の酸塩基の電離定数が中和反応にどう影響するかページが有ってメモしたことがあるのですが、非常に複雑な計算になります。

さっと観た感じ、硫酸は第2段の電離を電離定数として扱っていることが多いようです。


素朴な疑問だと思うのですが、この辺のことは非常に難しいレベル(それでも化学の基礎)の議論が必要だと思います。

この回答へのお礼

返信ありがとうございます。
それではそこら辺は暗記ということでしょうか？

お礼日時：2019/09/16 18:45

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2019/09/16 19:18

高校の問題では2段目･3段目は無視するような、曖昧な前提での設問が多いですね。

もし、2段目以降を含めるとして、近似計算するのでも計算過程が複雑になり、とても試験に出せるようなものではないです。

高校化学では多価の酸塩基よりも、弱酸の酢酸等を塩基で中和する場合(反対もあり)に、”水の電離定数Kw”　が計算過程に入ってくることが多いです。

高校の化学や物理は、現象面だけを教えていることが多く、本当の理論は大学でその方面(理工系)に進まないと教えないことが多いです。
数学もその傾向があると思います。

こんなものだ、こんな現象があるんだ、と受け入れる潔さ(やっぱり暗記になってしまいますね…)が必要かも知れないです。

この回答へのお礼

非常に残念です、、、
化学平衡の法則然り、厳密な理解が高校範囲を逸脱するなら出すな出すならそこまで含めてすべて教えろと言いたいです^^;
ありがとうございました

お礼日時：2019/09/16 19:29