化学基礎では、電離度の解説にとどめましたが、今回は、電離定数について解説し、両者の関係を見ていきます。まずは、電離度について復習しましょう。
化学基礎 電離度 | 猿山高校 (monkey-studying.com)
＜例題１＞Ｃ molの酢酸を1Lの水に溶かした。平衡状態になったとき、水溶液中に存在する酢酸、水素イオン、酢酸イオンの濃度をそれぞれ求めなさい。ただし、電離度はαとする。
<解答>
詳細は化学基礎の電離度の項目で説明しているので、そちらをご覧ください。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ずつ生じることになります。なので、
[CH3COOH]=C(1-α) mol/L, [H+]=Cα mol/L, [CH3COO–]=Ｃα mol/Lとなります。
さて、このように電離度が分かれば、平衡時の各イオンの濃度を求めることができます。ただ、電離度は物質の濃度によって変化するので、物質の性質を述べる際にはやや不便です。そこで、電離定数というものが考えられました。これは、平衡時に存在する物質の濃度比のことで、物質の濃度に寄らず一定の値をとります。酢酸の電離の場合、電離定数（酸解離定数ともいいます）は、
Ｋ＝[H+][CH3COO–]/[CH3COOH]と定義されます。「右/左」と覚えておきましょう。
この電離定数と電離度の関係を考えてみましょう。
<例題2>
(1) 例題１の条件下で、電離定数Kを求めよ。
(2) 1 mol/Lの酢酸の電離度αを求めよ。ただし、酢酸の電離定数Kは1.6×10-5とし、α<<1とする。
<解答>
(1)これは公式に代入するだけですね。
K = Cα×Cα/C(1-α) = Cα2/1-α
(2)は実際に数値を代入して計算します。C=1,K=1.6×10-5を代入すると、
1.6×10-5=α2/1-α・・・☆
となり、分母を払って整理すると
α2+1.6×10-5α-1.6×10-5=0
という二次方程式になります。でもこの方程式を解くのは面倒ですよね。そこで、αが１より十分小さいことを利用します。αは1よりもかなり小さい値ですから1-αは大体1です。
ということで☆は1.6×10-5=α2となるので、α=4×10-3と求められます。確かに１よりかなり小さいですよね。
今回のまとめは以下をご覧ください。なお、高校範囲外ですが、電離定数は温度依存で変化しますので、その点はご注意ください。
コメント