No.4ベストアンサー
- 回答日時:
rei00さんの呼び掛けに、「分析の専門家」でもないのに挑戦してみました。
クエン酸は3価の、リンゴ酸は2価のカルボン酸ですから、解離は多段階ですね。
#3のご回答は、それぞれ1段目のみで解析されていますが、それでいいのか
試したくなりました。クエン酸をH3C、リンゴ酸をH2Mと略記すると
[H+] [H2C-]/[H3C] = 1.26 x 10^-3 mol/L(以下、単位略)
[H+] [HC--]/[H2C-] = 4.57 x 10^-5
[H+] [C---]/[HC--] = 2.19 x 10^-6
[H+] [HM-]/[H2M] = 5.75 x 10^-4
[H+] [HM--]/[HM-] = 1.95 x 10^-5
[H+] [OH-] = 1.0 x 10^-14
[H+] = [H2C-] + 2 [HC--] + 3 [C---] + [HM-] + [M--] + [OH-]
[H3C] + [H2C-] + [HC--] + [C---] = [クエン酸t]
[H2C] + [HM-] + [M--] = [リンゴ酸t]
解離定数は化学便覧の値です。クエン酸とリンゴ酸の全濃度を既知とすると、
未知数9で式が9本。私にはとても解けないので、2つのパラメータ[H+]と[H3C]
を用いて [H2C-] から芋づる式に各未知数を記述し、これら↑を試行錯誤で
エクセルに代入して、所定の全濃度に収束する点を探しました。
あ、水の解離を省略すれば未知数と式がひとつ減りますね。
#3の式も、[H+]を振って求めた [クエン酸-]と[リンゴ酸-]の和が、元の[H+]
に一致するように試行錯誤しました。[クエン酸t]=[リンゴ酸t]=1.0 x 10^-5 mol/L
から [クエン酸t]=[リンゴ酸t]=1.0 mol/Lまでの10倍きざみで計算したところ、
多段階解離を考慮(力ずく)
全濃度の対数 - 5.0 - 4.0 - 3.0 - 2.0 -1.0 0
クエン酸解離度 99.1% 89.1% 57.3% 24.9% 8.8% 2.9%
リンゴ酸解離度 96.9% 76.9% 37.4% 13.1% 4.2% 1.3%
溶液のpH 4.52 3.72 3.01 2.42 1.88 1.37
1段目だけを解析(rei00さん風)
全濃度の対数 - 5.0 - 4.0 - 3.0 - 2.0 -1.0 0
クエン酸解離度 98.5% 88.4% 57.0% 24.9% 8.8% 2.9%
リンゴ酸解離度 96.7% 77.6% 37.8% 13.1% 4.2% 1.3%
溶液のpH 4.71 3.78 3.02 2.42 1.88 1.37
極端に希薄な溶液でない限り、多段階解離を考慮する必要はなさそう・・・
2段目の解離定数が2桁近く小さいことで予想すべきでした。
数学の得意な方には笑われそう。検算する気も失せて自信なし。フ~
確かによほどの希薄系でなければ、多段階の解離は想定しなくても大丈夫そうですね。正直なところ、ここまでの回答をいただけるとは思っていませんでした。大変参考になりました。本当にありがとうございました。
No.3
- 回答日時:
rei00 です。
お礼拝見しました。> 温度や濃度を設定すれば2成分水溶液の解離度も
> 分かるのでしょうか?
「分析化学」は苦手なもので自信なしですが,とりあえず私の推測を書いておきます。「分析化学」については,私よりももっと詳しい「専門家」の方がおられますので,誤りがあればツッコミが入ることと思います(お願いしますよ)。
さて,クエン酸とリンゴ酸の全濃度を [クエン酸t] と [リンゴ酸t] とし,その温度での解離定数を K(クエン酸) 及び K(リンゴ酸) とします。また,それぞれのアニオンの濃度を [クエン酸-] と [リンゴ酸-] とします。
すると,解離定数の定義から,
K(クエン酸) =
[クエン酸-][H+]/([クエン酸t]-[クエン酸-])
K(リンゴ酸) =
[リンゴ酸-][H+]/([リンゴ酸t]-[リンゴ酸-])
また,[H+] と対になる [クエン酸-] と [リンゴ酸-] の量的関係から,
[H+] = [クエン酸-] + [リンゴ酸-]
式が3つで未知数は [H+], [クエン酸-], [リンゴ酸-] の3つですから,方程式が解けて各値が求まります。
得られた [クエン酸-] 及び [リンゴ酸-] の値を使用すれば,それぞれの解離度 C(クエン酸) と C(リンゴ酸) は次式で求まります。
C(クエン酸) = [クエン酸-]/[クエン酸t]
C(リンゴ酸) = [リンゴ酸-]/[リンゴ酸t]
いかがでしょうか。分析の「専門家」の方~,フォローお願いしま~す。
No.2
- 回答日時:
> 解離度とはなにか
「理化学辞典 第5版」(岩波)によると,『解離平衡において,全分子数に対する解離している分子数の割合』の事です。
参考 URL のページ(「楽しい高校化学(Vertual Chemical World)」の「3-5 いろいろな化学平衡」)も御覧下さい。ここには,電離平衡の場合の解離度である「電離度」の説明があります。
> 混合溶液(クエン酸とリンゴ酸の2成分水溶液)の解離度の求め方
お書きの「解離度」は上記のページにある「電離度」に当たりますが,御覧戴けば解る様に,温度や濃度などで変わってきます。ですので,お書きの条件だけでは回答が困難です。
参考URL:http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/le …
ありがとうございます。参考にさせていただきます。
温度や濃度を設定すれば2成分水溶液の解離度も分かるのでしょうか?もし、よろしければお教えください。
No.1
- 回答日時:
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