炭酸ナトリウムを塩酸で滴定しようとしています。

質問

炭酸ナトリウムを塩酸で滴定しようとしています。

第１当量点までと第１当量点、
第２当量点までおよび第２当量点のｐＨを求めたいのですが、
その時の解離平衡式や、ｐＨを求める式の導出過程をご存じの方
是非教えてください。

回答No.2

nious · ベストアンサー

#1ですが、

大雑把に近似して、簡単な計算で済ませる場合です。

第1当量点迄の反応は、

CO3^2- + H^+ → HCO3^-

pH＝pK2＋log([CO3^2-]/[HCO3^-])

緩衝作用のある、pH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK2＋log{(v‐x)/x}

と近似出来ます。(0＜x＜v)

そして第1当量点では「HCO3^-」の不均化から、
pH≒(pK1＋pK2)/2 と近似出来ます。

第1～第2当量点迄の反応は、

HCO3^- + H^+ → CO2 + H2O

pH＝pK1＋log([HCO3^-]/[CO2])

同様にpH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK1＋log{(2v‐x)/(x‐v)}

と近似出来ます。(v＜x＜2v)

第2当量点のpHは、濃度が C/3 の CO2 の解離を考え、

[H^+]^2≒(C/3)・K1
pH≒(1/2)・{pK1＋log(3)‐log(C)}

と近似出来ます。

比較的大きなpH変化のある領域については、#1の方程式でpHを求めて下さい。

回答No.1

nious

v(L)の濃度C(M)のNa2CO3水溶液に対して、同濃度Cの塩酸をx(L)加えた時点の[H^+]を求める方程式です。

K1とK2は CO2の酸解離定数を表します。

プロトン均衡から、

[H^+]＋2[CO2]＋[HCO3^-]＝[Cl^-]＋[OH^-]

[H^+]＋{Cv/(v+x)}・(2[H^+]^2＋K1[H^+])/([H^+]^2＋K1[H^+]＋K1K2)＝{Cx/(v+x)}＋(Kw/[H^+])

整理すると、

[H^+]^4＋{K1＋C(2v-x)/(v+x)}・[H^+]^3＋{K1K2‐Kw＋K1C(v-x)/(v+x)}・[H^+]^2‐K1・{K2Cx/(v+x)＋Kw}・[H^+]‐KwK1K2＝0

条件に応じて適当に近似して方程式を解き、[H^+]を求めて下さい。

また、

第1当量点では、x＝v
第2当量点では、x＝2v

です。

お礼

ご丁寧な返答、ありがとうございます。
納得できました。