電離度の意義

質問

電離度a=電離した電解質の物質量/溶解した電解質の物質量と書かれていました。電離度の意義について考えます。
電離度というのは要するに、電解質の物質がどのくらい水に溶けた（化合）したかということの割合ですよね。
0.040mol/Lの酢酸水溶液（酢酸の電離度は0.025）
この水素イオン濃度を求めよという問題について考えます。
化学反応式より求めようとすると
CH3COOH+H20→CH3COO-+H30+
よりで、水素イオン濃度求めることできないんですか？？
またできない理由を教えて下さい。

回答No.7

lialhyd

#6さんの回答に便乗して…。

水に溶ける　とは
あくまでアンモニアはアンモニアのまま。NH3はNH3
水は水のまま、なのですよ。H2OはH2O

で、電離とは水と反応して（確かに＃６さんのおっしゃるとおり、化合という言葉を用いて電離を説明する教科書は稀だと思う）
水酸化物イオンなり水素イオンなりを生じることですわな。
このとき、アンモニアはもはやアンモニアではなくなります。
具体的にはアンモニウムイオンに変わるわけですよ。

ですから、まず水と化合する、という理解をやめてください。
水に溶解する（物理変化。つまりNH3はNH3のままである状態）と、水と反応する（化学変化。つまりNH3がNH4に変わった状態）とがまず別であること。
そこまでをしっかり理解できないと、ご質問の電離度の話には行き着かないと思います。

回答No.6

htms42

「化合」という言葉をいつまでも使っていますね。
この言葉がネックになっています。
この質問文の中では水に溶ける（＝化合）として使っています。
溶けるということは化学反応ではないという指摘があって使うのをやめるかなと思っていたのですがやはり使っていますね。この質問よりも後の質問でも使っています。
あなたの使っている「化合」というのはどういう意味の言葉ですか。
（「化合」という言葉をどこで習いましたか。化学反応を表す言葉として以前は使っていましたが現在は辞典にも載っていません。「化合物」という言葉の元になっていた言葉です。Ａ＋Ｂ→Ｃという反応に対して使っていました。反応一般を表す言葉ではありません。）

＞アンモニアの電離度はアンモニアが水と化合した量と書いてあるが、
こういう文章がどこにあったのですか。
化合という言葉を使って電離を説明する文章は見たことがありません。
あなたの作った文章でしょう。

＞アンモニアの場合は逆だが電離したものは必ず水と化合するという解釈は正しいのか？？？

ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ４＋＋ＯＨ－
これは電離の式です。
電離は化学変化（化学反応）の１つです。

水に溶けているアンモニアの分子の一部が上の式にしたがってイオンに分かれています。水の中にあるＮＨ３の全体の中でイオンに分かれたＮＨ３がどれくらいの割合であるかを表しているのが電離度です。
仮に電離度が０．１であればＮＨ３：ＮＨ４＋＝９：１で存在しています。

回答No.5

htms42

＃４です。
＃４に「溶ける（＝溶解）とはどういうことか」についても書いたつもりです。
でも＃３の書かれている補足を見ると分かってもらえていないように思います。
化学反応式に対する理解にも「？」のつくところがあるようです。
＞ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ⇔ＮＨ４＋＋ＯＨ－
＞水に溶かすという部分はＮＨ３＋Ｈ２Ｏ部分ですよね。

化学反応式は化学変化についての式です。
存在しているだけのものについては何もいってはいません。変化した部分についてだけ変化した物質の種類とその量の関係を示しています。
水に溶けたＮＨ３が水の中にＮＨ３のままでいれば式の中には出てきません。式に書かれているＮＨ３は変化したものです。
水の中にあるＮＨ３の中の１％だけがイオンに分かれたとしたら「その１％のＮＨ３について上の式のような関係があります」と言っているだけです。この部分は化学変化です。始めにＮＨ３が水に溶けたというところは化学変化とはしていません。式には出てきません。化学変化ではありませんので「化合」という言葉を使うことも出来ません。
水に溶ければ水に取り囲まれた状態が実現しているはずだということで「水和」という言葉を使うことはあります。でも「化合」とは異なる意味です。電離の式はＮＨ３の分子が水和している水の分子のどれか１つと組み合わさって右辺のようなイオンに変化することを表しているのです。

平衡の式というのは反応式とは別の解釈が入っています。
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ４＋＋ＯＨ－
は物質の変化量を表しています。
ＮＨ３１分子と水１分子が減って２種類のイオンＮＨ４＋とＯＨ－が１個ずつ増えます。
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ⇔ＮＨ４＋＋ＯＨ－
はその変化がバランスしていることを表しています。
バランスしているというのは反応に関係している物質の存在量を問題にしていることから出てくる表現です。
ＮＨ３が反応すればＮＨ３の量は減るはずです。存在していたＮＨ３の中の１％だけが反応して止まってしまったというのは残っている９９％のＮＨ３が生じたものとバランスしているということです。
バランスしている状態で左辺にある物質を増やせば新たに反応が生じて増えた分の中のいくらかが減少します。右辺にある物質の量はいくらか増加します。それぞれの物質がいくらか変化した新しい状態でバランスします。それを平衡が右に移動したといっています。右辺にある物質のどれかを増やせば左に平衡が動く事になります。

反応式は変化した量について考えている。平衡を考える時は反応式を踏まえたうえで存在量について考えているというところがややこしいですね。

補足

回答有難う御座います。
アンモニアの電離度はアンモニアが水と化合した量と書いてあるが、アンモニアの場合は逆だが電離したものは必ず水と化合するという解釈は正しいのか？？？
また、アンモニアの場合は水と化合した量は必ず全て電離するのか？？
教えてください

回答No.4

htms42

・電離度と電離平衡定数
「０．０４０ｍｏｌ／Ｌの酢酸の電離度が０．０２５である」ということが分かっていればこの濃度の時の水素イオン濃度を求めることが出来ます。

ただこの電離度の値を他の濃度に対して使うことが出来ないという点で注意が必要です。
任意の濃度の酢酸に対して水素イオン濃度を求めたければ電離平衡定数が必要です。
その値は上の「０．０４０ｍｏｌ／Ｌの酢酸の電離度が０．０２５である」ということから求めることが出来ます。
濃度を変えた時に電離度が大きくなるか小さくなるかは平衡の式から判断できます。
酢酸の電離の式で左辺の水を増やしてみてください。平衡が右に動きます。濃度が低くなると電離度が大きくなるということが予想出来ます。

・溶解と電離
電解質には「分子性の電解質」と「イオン性の電解質」の２つがあります。
酢酸は分子性の電解質です。元々が分子ですからどの程度イオンに分かれるかは環境によって変わります。水に溶けた場合であれば濃度によって分子のままでいるものとイオンに分かれているものとの割合が変わります。「溶解≠電離」です。
塩化ナトリウムであれば固体状態でイオンとして存在しています。ＮａＣｌという最小単位は存在しません。イオンが最小単位です。水に溶けるという事はその最小単位のレベルまでバラバラになるということです。イオン性の電解質では常に電離度＝１です。
このことを踏まえるとイオン性の物質の解離平衡定数を溶解度から求めることが出来ることになります。こういう問題をみることもあります。

補足

電離平衡が未だに理解できません。
詳しく教えてもらえませんか？？？

回答No.3

lialhyd

No1の方がおっしゃりたかったことは
弱酸であるから、反応するものとしないものがあるよ、ということかなと思います。

あなたの考え違いは
>電離度というのは要するに、電解質の物質がどのくらい水に溶けた（化合）したかということの割合
の部分です。
水に溶けることと、電離することは別の現象です。
水に溶けるというのは、溶質と溶媒が均質に混ざり合うことを言います。だって、砂糖って電離しないけど水に溶けるでしょ？
溶解というのは、化学変化ではありません。物理変化です。

ですから、溶解している酢酸分子のうちで0.025の割合のものだけが電離を起こしている、というのが電離度0.025の意味です。

ちなみに、その反応式から水素イオン濃度は求められますよ。
弱酸の場合、非常に薄い溶液なら水自体の解離を考慮せねばならんのですが、0.04Mほど濃ければ考えなくて大丈夫です。

補足

>水に溶けることと、電離することは別の現象です。
そうですよね。
>だって、砂糖って電離しないけど水に溶けるでしょ？
溶解というのは、化学変化ではありません。物理変化です。
すいません。説明不足でした。
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ⇔ＮＨ４＋＋ＯＨ－
教科書には（塩基とは、水に溶かすと水酸化物イオンとそれぞれ固有の陽イオンを生じるような化合物である）と書かれていました。
水に溶かすという部分はＮＨ３＋Ｈ２Ｏ部分ですよね。
で、この溶けた（化合した）ものだけが、陽イオン、陰イオンに分かれることを電離というですよね。
砂糖は水には溶けるが電離するための条件は電解質であることと水に溶ける（化合する）ことなので水に溶けるだけでは条件を満たしません。
要するに、電解質は水に溶ければ（化合する）溶けたものは全て電離するので、電解質の物質がどのくらい水に溶けた（化合）したかということの割合という解釈は間違えでないと思います。
＞化学変化ではありません。物理変化です。
化学変化と物理変化はどう違うんですか？？

教えて下さい

回答No.2

gohtraw

まず、溶解した（溶けた）ということと電離したということをきちんと区別して下さい。でないと解離平衡や電離ということが正しく理解できません。
　ＨＣｌやＨ２ＳＯ４のように強酸であれば反応式だけで水素イオン濃度が判ります。それは溶解した量≒電離した量として差し支えないくらいに電離するためです。言い換えれば解離平衡が解離の側に偏っているということであり、電離度≒１であるということになります。
　一方酢酸のような弱酸の場合、解離平衡定数があまり大きくないため溶液中にはＣＨ３ＣＯＯＨのままでいるものが無視できない程度に存在します。例えば０．０４０ｍｏｌ／Ｌの酢酸の場合、電離度を０．０２５とすると電離して生じる酢酸イオンは０．００１ｍｏｌ／Ｌに過ぎません。近似的には水素イオン濃度も０．００１ｍｏｌ／Ｌになります。
　近似を入れずに解こうとすると
［ＣＨ３ＣＯＯ－］［Ｈ＋］／［ＣＨ３ＣＯＯＨ］＝Ｋ　（酢酸の解離平衡定数）
［ＣＨ３ＣＯＯ－］＋［ＣＨ３ＣＯＯＨ］＝Ｃ　（酢酸水溶液のモル濃度）
［Ｈ＋］＝［ＣＨ３ＣＯＯ－］＋［ＯＨ－］
［Ｈ＋］［ＯＨ－］＝１０＾－１４
を連立させて解く必要があります。上記の近似は［Ｈ＋］＞＞［ＯＨ－］であるため［Ｈ＋］＝［ＣＨ３ＣＯＯ－］として差し支えないことによるものです。
　電離度というのは便宜的に導入された値で、あくまで上記の解離平衡を解くことによって導かれる値であることに留意する必要があることも付け加えておきます。

回答No.1

Tacosan

ん?
その反応式だけからどのように求めるつもりなんですか?
酢酸が「弱酸」である, つまり「すべての分子がそのように反応するわけではない」ことは当然ご存知ですよね.

補足

え？？　　知りませんでした。
全ての物質の反応が化学反応式から考えられるんじゃないんですか？？
そこんとこ詳しく教えてほしいです