化学基礎　電離度

今回は、電離度について解説します。「化学基礎」の内容にはなりますが、「化学」を履修されている方にも大事な内容です。「化学」を履修されている方は、「電離平衡」の項目も読んでみてください。
化学　電離定数と電離度の関係 | 猿山高校 (monkey-studying.com)

電離度とは、電解質がどれくらい電離しているかを表します。たとえば、HAという酸を考えてみましょう。この酸はH⁺とA^–に電離します。このとき、すべてのHAが電離するとは限りません。例えば、5個とかしたときに3個だけ電離したとします。このとき水溶液中にはHAが5-3で2個、H+とA-は3個ずつ存在します。このとき電離度は、3/5で0.6です。
では、問題を解いてみましょう。問題中の記号[ ]は、濃度という意味です。
＜例題＞
(1) 1 mol/Lの塩酸1 L中での[HCl], [H⁺], [Cl^–]を求めよ。電離度は0.99とする。
(2) 1 mol/Lの酢酸1 L中での[CH₃COOH], [H⁺], [CH₃COO^–]を求めよ。電離度は0.004とする。
(3) C mol/Lの酢酸1 L中での[CH₃COOH], [H⁺], [CH₃COO^–]を求めよ。電離度はαとする。

＜解答・解説＞
(1) 1 mol/Lの塩酸1 Lですので、最初、HClは1 mol存在していました。電離度0.99ですから、
1 mol × 0.99 = 0.99 molのHClが電離します。よって電離していないHClは1-0.99 = 0.01 mol存在し、H⁺とCl^–が0.99 mol ずつ存在することになります。1 L中で考えていますから、濃度は
[HCl] = 0.01 mol/L, [H⁺]= 0.99 mol/L, [Cl^–]= 0.99 mol/Lとなります。

(2) こちらも同様に、初めCH₃COOHは1 mol存在していました。電離度が0.004なので、
1 mol × 0.004 = 0.004 mol電離します。よって、電離していないCH₃COOHは
1-0.004 = 0.996 mol存在し、H⁺とCH₃COO^–は0.004 molずつ存在することになります。1 L中で考えているので、濃度は
[CH₃COOH]=0.996 mol/L, [H⁺]=0.004 mol/L, [CH₃COO^–]=0.004 mol/Lとなります。

(3)はここまでの計算を文字でやってみようという問題です。酢酸はC mol存在しており、電離度がαなのでＣα mol電離します。よって、電離していないCH3COOHはC-Cα=C(1-α) mol存在し、H+とCH3COO-はＣα molずつ存在することになります。よって、
[CH₃COOH]=C(1-α) mol/L, [H⁺]=Cα mol/L, [CH₃COO^–]=Ｃα mol/Lとなります。

(3)ができると電離平衡の理解がしやすいと思うので、興味ある方は読んでみてください。ひとまずここまでのまとめは以下のノートをご覧ください。