化学のレポートで「中和滴定におけるpHジャンプ(pH飛翔)がおきる理由を説明せよ」という問題がでています。なぜpHジャンプがおきるのでしょう?教えてください。

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A 回答 (1件)

HClをNaOHで滴定するとして、 完全に解離したHCl由来のH+が中和(消費)


されることだけ考えてみましょう。HClやNaOHの濃度と体積を適当に決めて
(テキスト等に例があるかも?)NaOHの滴下量と水素イオン濃度(mol/L)の
関係を計算して表にしてください。中和点を超えるNaOHは入れないことに
します。これをグラフに書いたら、飛躍する形が見えましたか? 求めた水素
イオン濃度をpH に換算したら、表とグラフ(縦軸pH)はどうなりましたか?
盲点のような「飛躍の理由」にお気付きいただけるでしょうか?

この試行では中和点のpHが∞になってしまいます。pHの値(特に中和点付近)
には、水の解離平衡が密接に関係していますので、これを考慮すれば中和点の
pHは7.0と算出されますが、「なぜ飛躍するか?」とは別問題でしょう。

#嘘は書いていないつもりですが、良いヒントかどうかは「自信なし」
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この回答へのお礼

参考になりました。ありがとうございました。
グラフかいてみます。

お礼日時:2001/12/21 00:28

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QpHジャンプについて教えてください

「pHジャンプ」ってそもそもどのような現象を指すのですか?
急激にpHが上がることなのか、滴定したときにグラフに生じるブレのことなのか...
そしてpHジャンプはなぜ起こるのかを教えてください。

Aベストアンサー

pHジャンプは中和点付近で急にpHが大きく変化することをいいます。なぜ起こるかというと、例として強酸(HCl 0.1mol/L 10mL)を強塩基(NaOH 0.1mol/L)で中和することを考えてください。

中和滴定では、1滴ずつ落としながら指示薬の変化を見て判断しますよね。今、1滴が0.1mLだとしましょう。最初HClだけであれば[H+]=0.1=1.0×10(-1)mol/Lつまり、pH=1となります。そこに、NaOHが3滴入ると少しだけ中和して
[H+]=(H+の物質量-OH-の物質量)÷体積で求まるので、
[H+]=(0.1×10/1000-0.1×0.3/1000)÷10.3/1000=0.094mo/LとなりpHは1.03となります。H+の物質量に比べてOH-の物質量は3/100ですし、体積もほとんど増えないため[H+]は入れる前の0.1mol/Lと大して変わりません。

しかし、中和点ギリギリまでOH-を加えていくとpHは徐々に上がり始め、今ここまでにおよそ9.8mLのNaOHを加え終わり、pHは3まであがったとします。つまり、[H+]=0.001mol/Lまで減っています。ここに同じように3滴たらすと
[H+]=(0.001×19.8/1000-0.1×0.3/1000)÷21.1/1000=-0.00048mol/Lとなり、pHは10.7となります。少なくてもH+よりOH-の方が多くなるので、pHは7以上になりますよね。たった、3滴=0.3mLでです。このため、横軸を10mL単位や5mL単位でとると0.3mLでpHは3から11に跳ね上がるように見えるのです。

pHジャンプは中和点付近で急にpHが大きく変化することをいいます。なぜ起こるかというと、例として強酸(HCl 0.1mol/L 10mL)を強塩基(NaOH 0.1mol/L)で中和することを考えてください。

中和滴定では、1滴ずつ落としながら指示薬の変化を見て判断しますよね。今、1滴が0.1mLだとしましょう。最初HClだけであれば[H+]=0.1=1.0×10(-1)mol/Lつまり、pH=1となります。そこに、NaOHが3滴入ると少しだけ中和して
[H+]=(H+の物質量-OH-の物質量)÷体積で求まるので、
[H+]=(0.1×10/1000-0.1×0.3/1000)÷10....続きを読む

Q酢酸の中和滴定曲線

酢酸の中和滴定曲線って滴定初期のとき急激に上昇しますよね?あれの理由を教えてください。なんとなく平衡が関係してくるのは分かるのですが、しっかりとは理解できてないので教えてください。

Aベストアンサー

まず、中和滴定曲線の載っているサイトを挙げておきます。
以下ではこのサイトの図を参照しながら説明をします。(W)の図という参照の仕方をします。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%92%8C%E6%BB%B4%E5%AE%9A%E6%9B%B2%E7%B7%9A

滴定曲線は2つの部分からできています。
勾配のゆるい、直線的な坂のような所(I)と、崖のように勾配のきついところ(II)とです。
(I)、(II)ともに重要な特徴です。
(I)の特徴があるからこそ指示薬を使った濃度決定が可能になります。「滴定曲線」という言葉の中心はこの部分にあります。
(II)はその意味では「滴定」という目的からは外れているということになります。でもその特徴を使って緩衝溶液という用途が出てきます。
(I)、(II)のどちらもが重要な特徴です。
こういう特徴が出てくる理由は授業で説明はありませんでしたか。

(I)、(II)の違いが出てくるのは外部からの加えた変化がどのように現れるかの違いになっています。
1 が1.1または1.2に変わるような変化である、・・・(I)
1 が10または、100に変わるような変化になっている・・・(II)

対数をとると
(I)0 → 0.041、0.079
(II)0 → 1, 2


(あ)塩酸を水酸化ナトリウムで中和して行くと初めは(I)の変化ですが中和点のところで極端に勾配のきつい(II)になります。
(W)の図で見ると崖の高さの変化はpHで3から11まで、8程度の差です。
 NaOHの滴下量が少ない時のpH変化は1~2です。

(い)酢酸を水酸化ナトリウムで中和して行った時に、中和点では(II)です。(II)は中和点でのpH変化を表している特徴であるようです。この場合は(あ)の場合ほどpHの変化は大きくありません。5ほどpHが変化します。ところが水酸化ナトリウムを滴下し始めた最初にも(II)の変化が出てきます。(I)の変化は2つの(II)の間に出てきます。塩酸の場合には(II)は中和点だけで出てきますから初めに(II)が出てくるのは弱酸の特徴であると考えていいようです。
ご質問はこの部分についてですね。

「なぜ、弱酸の場合には水酸化ナトリウムの滴下の最初に(II)の特徴が出てくるのか」
という質問です。

リン酸に水酸化ナトリウムを加えた場合の滴定曲線がヒントになります。
リン酸はH^+が3つ出てきます。
(W)のグラフを見てみると
(I)、(II)、(I)、(II)、(I)、(II)
と繰り返します。中和点が3つあるので(II)の部分が 3つ出てきます。
最初に(I)が出てきますのでリン酸の第一段階が塩酸と同じ特徴を示していることになります。
この意味ではリン酸の第一段階はかなりの強酸であるということになります。pKa≒2ですから「強酸」のイメージがないかもしれませんが滴定曲線のカーブで考えると塩酸と同じ特徴を示すということでの判断です。
考えている濃度が0.1mol/Lですから完全電離だとpH=1になるはずです。グラフのpHの値を見ると20%程の電離のようです。

酢酸だけの時のpHの値は(W)の図から判断すると1%程です。これが弱酸の特徴であると考えると(I)と(II)の境目は電離度が0.1辺りにありそうです。0.1mol/Lの酸のpHが2以下で上に凸のグラフになりそうです。電離平衡定数の値で言うとpK≒3です。酢酸の電離平衡定数はpK=4.76 ですからハッキリと弱酸です。

リン酸の最初の中和点を見てみるとpHが5付近を中心にしています。
このグラフの中和点から後だけを見てみると酢酸の最初の部分と同じように見えます。
酢酸の最初の立ち上がりは中和点でpHが急激に変化するのと同じ仕組みだろうと考えられます。
そう考えるとリン酸の最初の部分(第一中和点から左の部分、強酸の特徴を示す部分)を酢酸で実現するのには塩酸を混ぜればいいというのが分かります。
第一段階が強酸、第2段階の電離定数が酢酸と同じであるような2価の酸を考えると最初の中和点から後に酢酸の滴定曲線と同じものが出てくるでしょう。この2価の酸は塩酸と酢酸を当量混ぜたものとほとんど同じ性質になるはずです。

これは電離平衡定数を使った数値計算でも確かめることができます。

まず、中和滴定曲線の載っているサイトを挙げておきます。
以下ではこのサイトの図を参照しながら説明をします。(W)の図という参照の仕方をします。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%92%8C%E6%BB%B4%E5%AE%9A%E6%9B%B2%E7%B7%9A

滴定曲線は2つの部分からできています。
勾配のゆるい、直線的な坂のような所(I)と、崖のように勾配のきついところ(II)とです。
(I)、(II)ともに重要な特徴です。
(I)の特徴があるからこそ指示薬を使った濃度決定が可能になります。「滴定曲線」という言葉...続きを読む

Q滴定曲線からpKaが求められる理由

0.02mol/LCH3COO30mLを0.1mol/LNaOH(0~12mLまで)で滴定して、NaOHの滴下量とCH3COOHのpHから滴定曲線を作成しました。
この滴定曲線から作図法で滴定終点を求めたのですが、pKaの概略値が滴定終点の1/2のNaOH滴下量の時のpHの値に等しくなる理由が分かりません。ネットで調べても、滴定終点の1/2の滴下量時のpHでpKaが出てくることすら見当たらないです。ヘンダーソンバッセルハルヒの式が関わっているそうなのですが、その式だけ見ても全く見当がつきません。
回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

#2です。


pKa=-log(Ka) 、Ka は酢酸の酸解離定数です。

% を表す式は、次の電荷収支から理論的に得られたものです。

[H^+]+[Na^+]=[CH3COO^-]+[OH^-]

[H^+]+Bx/(v+x)=AvKa/{(v+x)([H^+]+Ka)}+(Kw/[H^+])

[H^+]=Ka を代入、xをvで表して、x=f(v)。

当量点は、x=Av/B だから、100*f(v)/(Av/B) (%)



pKaが小さい程(酸として強い程)、50%の 1/2当量点 から手前にずれていく事が分かります。

QpH計の電極の保管方法について

会社でpH計(電極はHORIBA試験管用pH電極 6378-10D)<http://www.jp.horiba.com/analy/ph_guide/elec_min.htm>を使用しています。

最近、正しいpH計の電極の保管方法がとても気になってしまいネットなどで検索してみたところ、一般的には『蒸留水』でOKという方が多いですが、『保存液』なる塩化カリウム溶液(1mol/L程度)に浸しておくと、より高精度な測定が出来るというのを知ったので実行してはいますが(精度がUPしたような気はします)、実際はどうなのでしょうか???

また、最近メーカーの方が普通の水道水でもOKと言ってましたがどうなのでしょうか???

また、こちらのメーカー側では<http://www.jp.mt.com/seihin/kenkyu/ph_mp220.html>
6.保管
電極先端3cmぐらいを3mol/KCl溶液に漬けて下さい。純水などで保管すると応答が遅くなります。また、寿命が短くなりますのでご注意下さい。
→ 純水等に漬けてしまった場合は、一晩3mol/KClに漬けてからご使用下さい。

とありますが、これは正しいのでしょうか???
まとめると、《保管》塩化カリウム溶液に浸す→《測定》電極を蒸留水で洗い軽く拭き測定。が正確なのでしょうか?

会社でpH計(電極はHORIBA試験管用pH電極 6378-10D)<http://www.jp.horiba.com/analy/ph_guide/elec_min.htm>を使用しています。

最近、正しいpH計の電極の保管方法がとても気になってしまいネットなどで検索してみたところ、一般的には『蒸留水』でOKという方が多いですが、『保存液』なる塩化カリウム溶液(1mol/L程度)に浸しておくと、より高精度な測定が出来るというのを知ったので実行してはいますが(精度がUPしたような気はします)、実際はどうなのでしょうか???

また、最近メーカーの方が普...続きを読む

Aベストアンサー

pH電極の保存方法は、通常やはり塩化カリウム溶液で常に濡れている状態にするべきでしょう。

なぜ蒸留水(水道水)で保存するとダメなのでしょうか。
それは電極の役割(意味)を考えてみてください。
塩橋の役割はイオンが存在する必要があります。そのため電極先端にはゲル状のふたがあると思います。この部分のイオンが減少または乾燥による空気の混入が起こらないように電解質に付ける必要があるのです。電解質が無い場合でも最低限乾燥を防ぐために蒸留水につけるのでしょう。(ゲルが一度乾燥すると中の空気を抜くことは非常に困難です。イオンを中に入れることは拡散で可能ですので)

以上の理由より、電極は最低限乾燥させない事と、イオン濃度が変わらないように電解質に付けることが良いと思われます。

Q理論値との違いの理由

塩酸、水酸化ナトリウム水溶液共に0.1、0.01、0,001、0.0001、0.00001Mの稀釈溶液をpHメーターを用いてpHを測定しました。
各水溶液とも理論値と若干ずれた値がでています。
それはなぜかわかるかたいらっしゃいましたら教えてください。

Aベストアンサー

単純 誤差があるから

図るのもすべて正確な値は表示しません
ある誤差を含んだ範囲しか測定できないのです

他には
・使用した水が純粋な水でなかった
・ビーカ等に付着物があった
・測定にミスがあった
・測定器の取り扱い方が正確でで無かった
 測定器によっては、つかう前に校正をしないといけない物もある
 電気をいれた直後は安定しない
 電気をいれて2時間後くらいに使用しないといけない
・精度がいるのに精度がない測定器をつかった
 なんかがあります

 たぶん 誤差ですね

例で書くと
 重さを量るとします

 誤差が±3%の測定器をつかうと

 正確な100gの物なら
 97~103gの範囲のどれかを値がでますけどね

Q当量点の求め方

滴定曲線からの当量点の求め方がよく分かりません。
(線を3本ひいて求める方法のことですが・・・)

分かる人がいましたら教えてください。

Aベストアンサー

この作図は意味がありません.
45°って,軸のスケール変えたらどうするんだろうかと.
こんな教材を作ったやつの顔が見たいくらいです.
本来は最大の傾きを与えるようなところを探しますが,現実の滴定曲線ではそれは無理でしょう.
縦になっているところの中間付近を通るような直線を,物差しを当ててよく観察して,変曲点を探すというのが現実的です.
滴定が適切に条件設定されて行われているのであれば,このあたりの傾きは大きいので,変曲点の位置判定が少しくらいずれても,滴定値としての誤差は小さく,その他の誤差を考慮すれば十分な精度が得られるはずです.
また傾きがあまり大きくない場合については,細かく滴定点を取れるはずですから,変曲点をほぼ正確に探し出せるはずです.

Q吸光度の単位

吸光度の単位は何でしょうか!?
一般的には単位はつけていないように思われるのですが。。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

物理的には、No.1さんも書かれているように吸光度も透過度も基本的に同じ単位系の物理量どうしの「比」なので「無単位」です。しかし、無名数では他の物理量、特に透過度と区別が付かないので、透過度は"透過率"として「%」を付けて表し、"吸光度"は「Abs(アブス)」を付けて呼ぶのが業界(分析機器工業会?)のならわしです。

Q中和滴定

中和滴定で中和点がどこのことをいっているのか分かりません。PHジャンプが始まったところなのか終わったところなのかPHジャンプの始終までなのか分かりません。また恥ずかしながらどうしても中和点はPH7という考えが頭から離れません。〔中和=H+とOH-が過不足なく反応するという考えより〕教えてください!お願いします。

Aベストアンサー

中和滴定(正しくは酸塩基滴定)でのPHジャンプ時には滴下する試薬(普通はアルカリの希釈水溶液)の量(つまりは加えられる試薬の分子数)が非常に少量でpHが大きく変わります。だからPHジャンプなんて呼ばれる。
理論的には充分小さい(無限小)の増量ΔVでΔpHが最大になる点が「終点」です。
しかし無限小なんて無理ですし、滴定は名前の通り「一滴」ずつ計るので「普通の人」なら「指示薬の色が変わった点」で全然OK。
なおプロは使うビュレットの先をとがらせて一滴を小さくする上、最後は受け器の壁にビュレットの先から「1/10滴」以下を自由に調製してぬりつけ、それをかき回して洗い、非常に有効数字の大きい測定をします。
指示薬は普通PHジャンプの「中程から後」の範囲で色が付くように決めます。
上記のように「終点」は「傾き最大の点」ですので必ずしも中和滴定の「終点」は「中和点」ではありません。あくまでも「終点」です、言葉は分けて使いましょう。
リン酸を水酸化ナトリウムで滴定すると添付サイトのようなグラフになります。「終点」二つが見えています。どちらも全然pH7ではありません。
強酸(特に塩酸、硝酸などのH+1つの酸)希釈液を強塩基(アルカリ)希釈液で滴定すると、両者の濃度が一致した「終点」でH+量とOH-量がほぼ等しくなり、両者の「濃度(mol/リットル単位)の積」は水中でいつも10のマイナス14乗ですからpH=-log(H+の濃度)からほぼ7となります。
あくまでも「特別な例」なので滴定の「終点」と「中和点」とは別のものだと考えてください。

参考URL:http://clustera.skr.jp/java-tcurve.html

中和滴定(正しくは酸塩基滴定)でのPHジャンプ時には滴下する試薬(普通はアルカリの希釈水溶液)の量(つまりは加えられる試薬の分子数)が非常に少量でpHが大きく変わります。だからPHジャンプなんて呼ばれる。
理論的には充分小さい(無限小)の増量ΔVでΔpHが最大になる点が「終点」です。
しかし無限小なんて無理ですし、滴定は名前の通り「一滴」ずつ計るので「普通の人」なら「指示薬の色が変わった点」で全然OK。
なおプロは使うビュレットの先をとがらせて一滴を小さくする上、最後は受け器の壁に...続きを読む

QPHジャンプについて

酸塩基滴定について質問します。酸塩基滴定反応の終点は滴下する試薬の量が非常に小さいΔVでΔPHが最大になる点を指すそうですが、なぜPHジャンプのところで急に少ない滴下量でもPHが急激に上がってしまうのですか。中和反応でつくられる水っていうのはPHに関係しているのでしょうか。誰か教えてくれませんか。お願いします。

Aベストアンサー

はじめから対数をとらずに水素イオン濃度で考えると分かりやすいかもしれません。

1MのHCl 100 mLを1MのNaOHを用いて滴定することを考えます。この場合、100mLのNaOHを加えた時が終点になるのは分かると思います。次にこの条件で終点まで、それぞれの滴定量における水素イオン濃度を示します。

(1)NaOHを25mL加えた場合
  [H+]=O.60 M

(2)NaOHを50mL加えた場合
  [H+]=O.33 M

(3)NaOHを75mL加えた場合
  [H+]=O.14 M

(4)NaOHを100mL加えた場合
  [H+]≒10^(-7) M

このように理想的な条件でみていくと、終点前までは濃度が一桁程度しか変化していませんが、終点では中性であるため、濃度が極端に薄くなります。理想的には水素イオン濃度が0になりますが、水の解離のために水素イオン濃度は1.0×10^(-7)となります。イメージ的には終点ではpHが急激にあがるというよりも塩酸がすべて中和されて水素イオンがなくなる(水の解離したものをのぞいて)と考えたらよいかと思います。実際には水から解離したものと塩酸から解離した水素イオンは区別がつかなくなりますが・・・

はじめから対数をとらずに水素イオン濃度で考えると分かりやすいかもしれません。

1MのHCl 100 mLを1MのNaOHを用いて滴定することを考えます。この場合、100mLのNaOHを加えた時が終点になるのは分かると思います。次にこの条件で終点まで、それぞれの滴定量における水素イオン濃度を示します。

(1)NaOHを25mL加えた場合
  [H+]=O.60 M

(2)NaOHを50mL加えた場合
  [H+]=O.33 M

(3)NaOHを75mL加えた場合
  [H+]=O.14 M

(4)NaOHを100mL加えた場合
  [H+]≒10^(-7) M

このように理想的な...続きを読む

Q当量点と中和点の違い

質問タイトルの通りですが、
「当量点と中和点は何がちがうのでしょうか?」
 (ちなみにwikipediaで調べたら
  当量点:全ての被滴定物質が反応し尽した時点とありました。)

どうかこの疑問に答えていただきたいです。よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

回答としては #4 でいいと思いますが,そういうことなので,中和点という言い方を止めて欲しいと常々思っています.
どうしても中和=中性という感覚がついてまわり,#2,#3 のように思っている人は専門家や経験者であってもかなり多いと思います.
しかし,中和点を中性の点という意味で使う場合もあり得ます.たとえば,酸廃液を中和してから廃棄するときに,どれだけ塩基を入れるかとかいう場合ですね.分析化学的な意味での「中和点」ではなく,あくまでも中性にした点という意味で使われてしまいます.なので,酸塩基だろうがなんだろうが,当量点に統一して欲しいわけですが...まあ,無理ですかね...