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基本的なことですが
pH1の溶液とpH4の溶液を等量混ぜてもpH2.5にはならないことはわかるんですが、数式で表現できません。 乳酸を水酸化ナトリウムで中和したときの中和点はpH7にならないのはなんでなんですか。 どなたかお願いします。
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- ht1914
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多分質問をされている方は高校生だと思います。 高校の化学では緩衝溶液は出てきません。 ｐＨ＝１の溶液とｐＨ＝４の溶液を等量混ぜるとありますから酸性溶液です。塩酸で考えているのであれば＃１のｄｏｃ ｓｕｎｄａｙ様の解答でいいです。質問された方も無意識に塩酸のような強酸を考えているのだと思います。酸の種類によって変わるというのであれば緩衝溶液を出さなくてもいいはずです。弱酸を出せばいいと思います。「ｐＨ＝１の塩酸とｐＨ＝４の酢酸を等量混ぜるとｐＨはどうなるか」という問を出せばいいです。この場合、塩酸だけで考えたのと違ってきます。 また何種類かの物質が混ざっている溶液を考えているのであればたいてい塩酸だけで考えたのと違ってきますから緩衝溶液という特別な働きで名前の付いたものを持ち出さなくても説明できるはずです。 ＞加える比にもよるのはお分かりでしょう。 は意味をなしていません。比は１：１を前提にしています。酸の種類による（または溶液の中の物質の種類による）というのが言いたい事だと思います。 ＞ひじょうに薄いNaOHだけでつくったpH4.0の水溶液を加えたとき ＮａＯＨだけでｐＨ＝４の溶液を作る事は出来ません。 元々の質問 ＞乳酸を水酸化ナトリウムで中和したときの中和点はpH7にならないのはなんでなんですか に対する解答も＃１でいいはずです。緩衝溶液は関係ありません。乳酸を水酸化ナトリウムで１／２中和した溶液を緩衝溶液として使う事が出来るという事はあります。これは乳酸だけでなく酢酸その他の弱酸に対して当てはまる事です。 「弱酸であればなぜ？」という問に対しては塩の液性の問題としてふつう説明されています。 ＨＡを弱酸とします。水酸化ナトリウムとの反応で出来た塩の化学式はＮａＡです。ＮａＡが水に溶けると ＮａＡ→Ｎａ＋＋Ａ－ です。ＨＡは弱酸ですからＨＡ⇔Ｈ＋＋Ａ－の平衡が成り立つ物質です。Ａ－が水中にはいるとＡ－＋Ｈ２Ｏ⇔ＨＡ＋ＯＨ－の変化が起こって一部がＨＡに戻ります。少しアルカリ性だという事がわかります。これ以上は電離平衡定数が必要です。 高校生がこの問題で混乱する理由の一つは「中和」という言葉の理解に食い違いがあるからです。日常的な意味で言うと「中和」とは「正反対の性質を持つものを混ぜ合わせてその性質を打ち消すこと」です。酸・塩基の場合は「中和する」＝「中性にする」なのです。ｐＨ＝７にすることなのです。だから中和したのに何故ｐＨ＝７でないのかという疑問を持ちます。乳酸と水酸化ナトリウムの場合であれば中和するときに乳酸の方が水酸化ナトリウムよりも少したくさん必要である事になります。乳酸と水酸化ナトリウムを等量で混ぜるとまだ中和できていないのです。でも専門家達は等量混ぜる事を「中和」と言っています。教科書もそうなっています。その時の方が化学式で表しやすいからでしょう。中和滴定の目的が性質の打ち消しでは無くて濃度決定（定量）にあるからでしょう。
- mataoyu
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分かった上で、簡単に説明するためにしているのかもしれませんが、一応、最初の質問に関する、No.1さんの不正確さを指摘しておきます。 たぶん、pekosanも似たような勘違いをしていると思いますので。 例えば、pH1.0の緩衝溶液に、ひじょうに薄いNaOHだけでつくったpH4.0の水溶液を加えたとき（一応、同じ量としておきます）、pH1.0からはきわめてわずかしか変化しません。 （この場合を計算するには、緩衝液の溶液の組成（成分と濃度）が分からないとできません） しかし、pH1.0の緩衝液とpH4.0の緩衝液を混合したときは、その濃度と混合比にもよりますが、少なくとも普通は、上の場合よりも、中性側になります。 この辺がわからない人が、前にも（何回か）、おかしなところで、納得していましたので、ここに書かせていただきました。 つまり、大切なことは、「pHの違う溶液を混合したときのpHの計算は、元の溶液のpHだけでは決まらない」と言うことです。 加える比にもよるのはお分かりでしょう。
pH=1 では水素イオン濃度が10^-1ですよね。 pH=4 では水素イオン濃度が10^-4です。 では1:1で混ぜたらどうなるでしょう。 それぞれ半分になりますから (1/2)(10^-1 + 10^-4) でほとんど第一項だけになっちゃいます。 ですから1/2*10^1の対数×-1 がその時のpHになります。 乳酸を水酸化ナトリウムで中和滴定すると、乳酸量と水酸化ナトリウム量がモル数で同じになるところで中和点になりますが、乳酸が弱酸のためかなりpHが7より大きくなります。 (数学的にきれいに説明しようとするとややこしいのでこれで…済みません）
