緩衝作用

質問

c[mol/l]の酢酸水溶液1lに、s[mol]の酢酸ナトリウムを混入した場合、この水溶液における酸の電離度をαとしたときの各分子、イオンのモル濃度
(1)CH3COONa → CH3COO- ＋ Na+
s[mol/l] s[mol/l] s[mol/l]

(2)CH3COOH ⇔ CH3COO- ＋ H+
c(1-α) cα[mol/l] cα[mol/l]

CH3COONaの電離により生じたCH3COO-の存在により、(2)の平衡はかなり左に移動し、電離度αは非常に小さくなっているから、
[CH3COOh]=c(1-α)≒c[mol/l]
[CH3COO-]=s+cα≒s[mol/l]
(2)の平衡は、(1)の電離で生じたCH3COO-の存在のもとでも成立し、化学平衡の法則が成り立つ。酢酸の電離定数をKaとすると、
[H+]=[CH3COOH]/[CH3COO-]*Ka≒c/s*Ka　　(3)　
となり、
pH=-log[H+]=-log(c/s*Ks)=-logKa-log(c/s)　(4)
この水溶液に少量の酸を加えると、(2)の平衡は左に移動。移動による濃度変化をΔx[mol/l]とすれば、(4)からpHは
pH=-logKa-log((c+Δx)/(s-Δx))
c>>Δx,s>>Δxのとき、上式は(4)にほぼ等しい。

この最後の式のΔxを足したり引いたりしている式についてなんですが、
(2)が左か右かというのは電離しているかどうかの違いであって、それが濃度cにどのように影響を与えるのか、うまくイメージできません。また、分子と分母の増減の度合いっていうのは、まったく同じ量Δxであらわせるものなのでしょうか？

回答No.1

shkwta · ベストアンサー

pH=-logKa-log((c+Δx)/(s-Δx))
この式のc+Δxは、cがΔxだけ増えるという意味ではありません。s-Δxも同様です。

これは、(3)の式とつながっています。
[H+]=[CH3COOH]/[CH3COO-]*Ka

少量の酸を加える前は、
[CH3COOH]≒c
[CH3COO-]≒s
だった。そこに少量の酸を加えたことにより、[CH3COO-]の一部が[H+]と反応して[CH3COOH]になった。その濃度変化をΔxとすれば、
[CH3COOH]≒c＋Δx
[CH3COO-]≒s－Δx

したがって、
[H+]=[CH3COOH]/[CH3COO-]*Ka≒(c+Δx)/(s-Δx)*Ka
⇒pH=-logKa-log((c+Δx)/(s-Δx))
となります。

お礼

そういうことだったんですか。cとsを直接かえてるのではなく、[CH3COOH]と[CH3COO-]の変化をとおして[H+]が変化するということだったんですね。
ありがとうございます。