− 第3章 物質の変化−第5講 −
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3−5 いろいろな化学平衡
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ここでは、いろいろな電解質溶液について質量作用の法則を用いて、反応物や生成物と平衡定数の関係について調べてみよう。
また、この単元は化学Uに属する内容となる。
1.電離平衡と電離度
弱電解質を水に溶かすと、電解質の一部が電離し、電離しないで残っている電解質と電離して生じた陽・陰イオンの間で平衡状態が成立する。このような平衡状態を
電離平衡
といい、電離する電解質の割合を
電離度
(
α
)という。
■ 弱酸の電離
(例: C(mol/l) の酢酸
CH
3
COOH
)
CH
3
COOH
CH
3
COO
-
+
H
+
反応前
C
0
0
変化量
−Cα
+Cα
+Cα
平衡時
C(1−α)
Cα
Cα
電離平衡時には次の関係式が成り立つ
K
a
=
[CH
3
COO
-
][H
+
]
―――――――――――
[CH
3
COOH]
=
Cα・Cα
―――――――
C(1−α)
=
Cα
2
―――――
1−α
この時の、
K
a
を
電離定数
という。
(aは酸acidを表す添え字)
※
酢酸の電離度は1に比べ無視できるくらい小さい。
(25℃、0.1mol/lで電離度は0.017)
したがって、
(1−α)≒1
とみなすことができ、
K
a
≒Cα
2
となる。
よって、
電離度
水素イオン濃度
水素イオン指数
■ 弱塩基の電離
(例: C(mol/l) のアンモニア水
NH
3
+H
2
O
)
NH
3
+
H
2
O
NH
4
+
+
OH
-
反応前
C
[H
2
O]
0
0
変化量
−Cα
[H
2
O]
+Cα
+Cα
平衡時
C(1−α)
[H
2
O]
Cα
Cα
電離平衡時には次の関係式が成り立つ
K
=
[NH
4
+
][OH
-
]
―――――――――
[NH
3
][H
2
O]
=
Cα・Cα
―――――――――
C(1−α)[H
2
O]
=
Cα
2
―――――――
1−α[H
2
O]
この時の、水のモル濃度[H
2
O]はほぼ一定であるので、
K[H
2
O]
=
[NH
4
+
][OH
-
]
―――――――――
[NH
3
]
=
Cα・Cα
――――――
C(1−α)
=
Cα
2
――――
1−α
K[H
2
O]=K
b
と表し、K
b
を
塩基の電離定数
という。
(bは塩基を表す添え字)
※
アンモニアの電離度は1に比べ無視できるくらい小さい。
(25℃、0.1mol/lで電離度は0.013)
したがって、
(1−α)≒1
とみなすことができ、
K
b
≒Cα
2
となる。
よって、
電離度
水酸化物イオン濃度
水素イオン濃度
▼水のイオン積
K
W
K
W
=[H
+
][OH
-
]=1.0×10
-14
(25℃)
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