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酸・塩基と平衡定数

平衡定数を用いて酸・塩基反応のｐＨ変化を議論する。

１．酸・塩基水溶液の濃度によるｐＨ変化

濃度でいくと難しいので、水１リットルに溶質を直接溶かして議論する。

（１）　ＨＣｌ（強酸）を水１リットルに溶かしていくときの水溶液のｐＨ変化

（２）　ＣＨ₃ＣＯＯＨ（弱酸）を水１リットルに溶かしていく

（３）　ＮａＯＨ（強塩基）を水１リットルに溶かしていく

（４）　ＮＨ₃（弱塩基）を水１リットルに溶かしていく

ここで、今後必要になる以下の変形を注意しておく。

２．中和滴定のｐＨ変化

　濃度で考えると難しくなるので０．１mol/lのＨＣｌ水溶液や酢酸水溶液１リットルに、固体のＮａＯＨを直接溶かし込んでいき、ｐＨ変化を見る

（１）　強酸（ＨＣｌ 0.1mol/l つまりＨＣｌ 0.1（3.65ｇ）を水１リットルに溶かしたもの）を強塩基（ＮａＯＨ）で滴定する。

（２）　弱酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ 0.1mol/l つまりＣＨ₃ＣＯＯＨ 0.1ｍｏｌ（6.0ｇ）を水１リットルに溶かしたもの）を強塩基（ＮａＨＯ）で滴定する。

詳細は「塩の加水分解」を参照

（３）　強塩基水溶液（0.1mol/lのＮａＯＨ水溶液１リットル）を強酸ＨＣｌで滴定する。

　濃度で考えると難しくなるので０．１mol/lのＮａＯＨｌ水溶液やアンモニア水溶液１リットルに、気体のＨＣｌを直接溶かし込んでいき、ｐＨ変化を見る。

（４）　弱塩基水溶液（０．１mol/lのＮＨ_３水溶液１リットル）を強酸ＨＣｌで滴定する。

詳細は「塩の加水分解」を参照

（５）　弱酸の水溶液を弱塩基で滴定する。

　濃度で考えると難しくなるので０．１mol/lの酢酸水溶液１リットルに、気体のアンモニアガスＮＨ_３を直接溶かし込んでいき、ｐＨ変化を見る

１．当量点よりも少ない弱塩基が加えられた部分の滴定曲線は、弱酸を強塩基で滴定した２．(２)の場合とまったく同じになる。なぜならＨ^＋とＯＨ⁻は非常に仲が良くて、出会うとたちどころに水になってしまう。そのため加えた弱塩基は直ちに完全解離まで平衡が移動し強塩基と同じ働きをする。

２．当量点でのｐＨは弱酸、弱塩基の解離定数による。これは弱酸と弱塩基の中和でできた塩を純水に溶かしたとき、塩の加水分解が生じて示すｐＨと同じである。たとえば酢酸をアンモニアで滴定する場合の当量点におけるｐＨは塩ＣＨ_３ＣＯＯＮＨ_４の水溶液が加水分解の結果示すｐＨと同じである。ここの議論は込み入っているので別稿「塩の加水分解」で説明するが、結論だけ述べると以下のようになる。

３．当量点を過ぎて、さらに弱塩基を加えるていく部分の滴定曲線は、ただの水に弱塩基を加えていく１．（４）の議論と同じになり、そのときのｐＨ曲線が再現される。

（６）　弱塩基の水溶液を弱酸で滴定する。

前記（５）の１．２．３．で弱酸と弱塩基の記述を入れかえればそのまま成り立つ。

３．　まとめ

数式をもちいた滴定曲線の導出は「中和滴定曲線の数式による議論」を参照せよ。