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初めまして。どうしても分からない問題が出てきたので、今回初めて質問させていただきます。
0.2mol/L酢酸-酢酸ナトリウム緩衝液(PH=4.80)500mLを調製するのに必要な酢酸および酢酸ナトリウム(CH3COONa:82.04)の質量(g)を求めよ。

0.2mol/Lアンモニア-塩化アンモニウム緩衝液(PH=9.0)500mLを調製するのに必要な局方アンモニア水(5.87mol/L)の容量と塩化アンモニウム(NH4Cl:53.49)の質量を求めよ。

この2問がどうしてできませんでした。教科書や問題集にも載ってないですし、ネットでも必要な体積の求め方ばかりでしたし、条件も合いませんでした。
できれば12月7日までに回答していただけるとうれしいです。
よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

#1です・




v≦0.5 が条件と言うのは、0.5L(500ml)を調製する訳だから当然でしょう。



質量収支 : 0.2M=[NH3]+[NH4^+]

質量作用則 : [H^+][NH3]/[NH4^+]=Ka → [NH3]=[NH4^+]Ka/[H^+]


2式から、 0.2M=[NH3]+[NH4^+]=([NH4^+]Ka/[H^+])+[NH4^+]=[NH4^+]{(Ka/[H^+])+1}

従って、[NH4^+]=0.2/{(Ka/[H^+])+1}=0.2[H^+]/([H^+]+Ka) と表せます。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。1年の時からこんなに難しい問題が出るとは、この先が心配です。
また質問させていただくことがあるかもしれませんが、その時はよろしくお願いします。

お礼日時:2010/12/05 23:19

NH3 の緩衝溶液の解法例を記しますので参考迄に。





全てのイオンの活量係数は1と見做し、NH4^+ のpKa=9.24 とします。


5.87MのNH3をv(L)、NH4Clをx(mol)、それぞれ加えるとしましょう。

最終的に純水を加えて0.5Lに調整するなら物質収支は、

0.2M=[NH3]+[NH4^+]=(5.87v+x)/0.5 ‥(*) (v≦0.5 が条件)


NH4^+ ⇔ H^+ + NH3

(*)と質量作用則から、[NH4^+]=0.2[H^+]/([H^+]+Ka) と表せます。


電荷収支から、[H^+]+[NH4^+]=[CI^-]+[OH^-]

[H^+]+{0.2[H^+]/([H^+]+Ka)}=(x/0.5)+(Kw/[H^+])

pH=9 より [H^+]=10^(-9) を代入すると、

x=0.06347(mol)、x・53.49=3.40(g)

(*)から v=0.006223L=6.22(ml)

これに純水を加えて500mlに調整すればよい筈です。

この回答への補足

回答ありがとうございます。こちらを参考に酢酸の方も解いているのですが、この回答の式で、質量作用則からどうすれば、[NH4^+]=0.2[H^+]/([H^+]+Ka)という式が導き出せるのでしょうか?
また、(*)式でどうしてv≦0.5 が条件になるのでしょうか?

補足日時:2010/12/04 00:56
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Q塩化アンモニウムとアンモニウムを混合したときのpHの求め方

100mMの塩化アンモニウムと200mMのアンモニウム水溶液を体積比2:1で混合したときのpHを求めろ、という問題があるのですがよく分からないところがあります。

とき方は質量作用の法則をたて、それに電気的中性則と物質不滅則(アンモニアとアンモニウムイオンの和が一定)を変形して代入すれば出るわけなのですがこうすると3次方程式となってしまいとくのが難しくなってしまいます。そのためこの混合溶液が酸性、あるいは塩基性なのかを利用して2次方程式にして解こうとしています。
電気的中性則より [NH4+]+[H+]=[Cl-]+[OH-]であるので酸性であれば近似的に[OH-]の項、塩基性であれば[H+]の項を無視して考えれば2次方程式になります。
NH4Cl→NH4+ + Cl-
NH4+ ⇔ NH3 + H+
H2O ⇔ H+ + OH-
という平衡反応が起きているのは分かるのですが液性まではどうなるかよく分かりません。
結果は塩基性となり、[H+]の項を無視できるらしいのですが・・・。

なぜ塩基性となるのかがお分かりになる方、ご教授お願いいたします。

100mMの塩化アンモニウムと200mMのアンモニウム水溶液を体積比2:1で混合したときのpHを求めろ、という問題があるのですがよく分からないところがあります。

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Aベストアンサー

大文字のMはmol/Lの意味です。当然水溶液です。

「100mMの塩化アンモニウムと200mMのアンモニウム水溶液を体積比で2:1で混合したときのpHを求めよ」というのは解けない問題です。何を言いたいかの予想はつきますが表現に誤りがあります。

アンモニウム水溶液とは何のことでしょうか。アンモニア水溶液とアンモニウム水溶液とは全く意味が違います。アンモニウム水溶液は存在しません。アンモニウムイオンを含む溶液の意味であれば塩化アンモニウムもそれに含まれます。問の中にある式を見るとアンモニア水を前提としていない式が出ていますからミスタイプではないと思います。アンモニア水は電離によって生じたアンモニウムイオンと水酸化物イオンを含みますが0.2M程度であれば圧倒的にNH3の形のものが多いです。何故アルカリ性になるかがわからないと書いてありますがむしろ素朴な質問で言えばアルカリ性である方が自然なんです。アンモニアはアルカリ性です。塩化アンモニウムはそれを塩酸で中和したときの塩です。問題はアンモニアだけの時よりもアルカリ性が弱くなっていると言うことなんです。塩化アンモニウムの水溶液は酸性であるからです。3次方程式を使わずに近似でということなので計算を省略した形で説明します。でも式をきちんと立てるにはアンモニアの解離定数が必要なんですけど触れていませんね。当然水の解離定数も必要です。

アンモニア水の事だと解釈して説明します。0.1Mの塩化アンモニウムと0.2Mもアンモニア水とを2:1で混ぜたとあります。2Lと1Lを混ぜて下さい。全体3Lの中に塩化アンモニウム0.2mol、アンモニア0.2molが含まれています。結局混合溶液に中に含まれている物質量は同じなんです。これはアンモニア水に塩酸を滴下していって丁度半分中和したときの状態です。もし教科書等にこの場合の滴定曲線が載っていればみて下さい。半分中和したところというのはカーブが横に寝るところです。そこを過ぎて中和点に近くなるとpHは急に落ち込んでいきます。ここの話はものが変わってもみな同じです。緩衝液のpHということで過去の質問に何度も出ています。私は何度も同じ答えを書いています。同じ人が回答しています。でも私の書いたことは誰も見てくれていないようです。同じ質問が繰り返されることになります。
緩衝液の原理の説明なんです。
緩衝液という言葉はよく知られています。でもハンドブックを頼りに試薬を調合するというイメージで理解しているだけであればピンと来ないことになります。
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おまけ
もし大学生であれば3次方程式をきちんと数値解法で解いてみて下さい。滴定曲線を出してみて下さい。私は昔、BASICの動くポケコンで計算しました。今のコンピュータであれば一瞬でしょう。ニュートン法を使えば4次方程式でも、5次方程式でも手間は変わりません。    

大文字のMはmol/Lの意味です。当然水溶液です。

「100mMの塩化アンモニウムと200mMのアンモニウム水溶液を体積比で2:1で混合したときのpHを求めよ」というのは解けない問題です。何を言いたいかの予想はつきますが表現に誤りがあります。

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Qアンモニア、アンモニウムイオンのpKaについて

アンモニアとアンモニウムイオンではpKaが違いますよね。
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アンモニア水溶液を希釈、計算して決まったpHの水溶液を作りたいのですが、どちらのpkaを使用すればいいのですか?

以下のURLを参考にしてもらえば幸いです。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa5384867.html

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

アンモニアのpKaは
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分析化学の授業で物質収支というものがでてきたんですが全く理解できません・・・。
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Aベストアンサー

No.4の補足への回答です。

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緩衝液の濃度は何を基準に決まりますか?
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Aベストアンサー

>事あるごとにバッファーなのはなぜですか?
>酸化を防ぐためかと思っていたのですが、生化学的に緩衝液を利用する意味なんかがあったら教えてください。

緩衝液の主たる役割は溶液のpHを安定させることです.多少の酸やアルカリが入ってきてもpHが変動しにくくなっています.

生物由来のサンプル(DNA,RNA,タンパク)で実験を行う場合には,生体内に近いpH条件がなければ求める反応が起きてくれません.したがって生化学実験では緩衝液を頻繁に使用するわけです.ウエスタンブロッドも然り.

緩衝液の種類はいくつかありますが,どの範囲のpHでも緩衝できるわけではなく,それぞれ緩衝液固有の(緩衝能力に優れた)pHが存在します.
例えば,リン酸緩衝液は約pH6.7~7.7くらい,トリス塩酸緩衝液は約pH7.8~8.8くらいといったように.
pH=pKaの緩衝液は最も緩衝能力に優れます.

したがって緩衝液ならどれでも良いわけではなく,使用したいpH範囲の(実験の目的に合った)緩衝液を選択する必要があります.

特に生化学実験ではリン酸緩衝液,トリス塩酸緩衝液を使用する頻度がやたら多いですね.
生体のpHから考えて,やはりそうなるのでしょう.

>事あるごとにバッファーなのはなぜですか?
>酸化を防ぐためかと思っていたのですが、生化学的に緩衝液を利用する意味なんかがあったら教えてください。

緩衝液の主たる役割は溶液のpHを安定させることです.多少の酸やアルカリが入ってきてもpHが変動しにくくなっています.

生物由来のサンプル(DNA,RNA,タンパク)で実験を行う場合には,生体内に近いpH条件がなければ求める反応が起きてくれません.したがって生化学実験では緩衝液を頻繁に使用するわけです.ウエスタンブロッドも然り.

緩衝...続きを読む

QアンモニアのpH、電離度の求め方について

アンモニアを希釈してある決まったpHにしようと思っています。
ピペットマンで使えるようにするためなので、pH10以下ぐらいにしたいです。
[NH3]→[NH4+]+[OH-]
pk=[NH4+][OH-]/[NH3]=4.75
[OH-]=4.75×[NH3]/[NH4+]
というところまでわかっています。

アンモニアを何モラーにしたら希望のpHになるか計算のしかたを教えてください。
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また、pKaやpKb、pKcの違いがわかりません。
これにはどのような意味の違いがあるのですか?

Aベストアンサー

あくまでも計算による理論的な値です。条件はおよそ pH>8 程度の場合。


NH3のpKb=4.76、Kw=10^(-14) とします。

pKa=-log(Ka)、pKb=-log(Kb)
一般にはKaは酸、Kbは塩基の解離定数です。



近似的に、[OH^-]^2/(C-[OH^-])≒Kb より、

NH3初濃度:C≒Kw{Kw+10^(-pKb-pH)}/10^(-pKb-2pH)
=10^(2pH-23.24)+10^(pH-14)M