ベンゼンに混入したアニリンの問題で困ってます

質問

分析化学の問題で

ベンゼンに混入したアニリン（Bと略記）を溶媒抽出法でベンゼンから分離する方法に関して次の問いに答えよ、ただし(HB+)のpKaは4.60、アニリンのベンゼン/水間の分配定数Kdは10.0とする

(1)アニリンの分配比DをKa、Kd、[H+]を用いてあらわせ。ただし、アニリウムイオンは全くベンゼン相には分配されないと仮定。

(2)アニリンを含むベンゼンと等体積の水を用いて、ベンゼン相からアニリンを90%以上水相に抽出するためには、水相のpHをいくら以下に調節したらよいか。

私が考え付いたのは
(1)では
-logKa=4.60 Kd=[B]o/[B]aq=10.0 D=C[B]o/C[B]aq

HBaq + H2O⇔B^＋H3O+aq
Ka=[B^]aq[H3O+]aq/[HB]aq
よって
D=[HB]o/[HB]aq+[B-]aq
=Kd/1+{Ka/[H30+]aq}←（Kdと1の間の/が分母分子の分かれ目）

です。ただこれだと[H+]が出てこない…どうしたらいいでしょうか？

(2)についてはどうすれば良いか検討がつきません。

わかる方いらしたらどうか教えてください。

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

ちょっと式の書き方がよくないので，わかりにくいです．括弧を使って，厳密に分母分子がわかれるように書かないと，何がなんだかわかりません．考え自体はあっているようなんですけどね．
さて，D は書き方を変えると，D = Kd[H+]/([H+]+Ka) となるはずです．

> ベンゼン相からアニリンを90%以上水相に抽出する

ためには，はじめにあったベンゼン中のアニリンの濃度を x とすれば，これを 0.1x以下にしろということです．残り 0.9x は水中にアニリンとアニリニウムイオンの形で存在します．この状態での 0.1/0.9 というのがまさに D 意味ですから．．．
あとは説明不要ですね．

お礼

さらなる回答ありがとうございます。

すると、数値を代入して、後は単純計算で…
1/9<10.0[H+]/([H+]+Ka)
[H+]+Ka<90[H+]
Ka/89<[H+]
両辺対数をとって…

logKa-log89<log[H+] 　両辺-をかけて
pKa+log89>pH
pH<4.60+log89=6.55

…こんな大きな値であっているしょうか…もっと小さな値に（高pH)になると思うのですが…

補足

再度すみません。お礼の中に書いてある（高pH)は（高酸性）の誤りです。申し訳ありません。

回答No.1

c80s3xxx

> ただこれだと[H+]が出てこない…

あなたの式にでてきていますが？？

(2) は (1) の結果に代入すればいいだけなので．

あと，
> D=C[B]o/C[B]aq
は書き方がおかしい．
> D=[HB]o/[HB]aq+[B-]aq
これも変．

アニリンの解離平衡の形を再考することと，おしいところまで来ているので，もう少し落ち着いて考えること．

お礼

回答ありがとうございます。

> ただこれだと[H+]が出てこない…

今冷静に見てみると…確かにそうですね！馬鹿な事お聞きしていました…すいません↓すると(1)の答えは
D=Kd/1+{Ka/[H+]aq}　ですね！

(2)は…確かD(logD)はpHに依存してるのが(1)でわかったから…

D=10.0/1+{Ka/[H+]aq} 対数をとって、
logD=log10.0+log1-pKa+pH
　　=1-4.60+pH
=pH-3.60

これだけヒント頂いているのにここから先がわかりません。90%の90という数字をどこで使うのか…すいません、よろしければもう少しヒントを頂けないでしょうか？