化学 電離度

質問

「0.1mol/L硫酸の電離度と0.1mol/Lの塩酸の電離度はほぼ同じである。」
と言うのは正しいですか。

回答No.2

nious

実際問題としては 活量係数 というものを考慮する必要があります。
デバイ・ヒュッケルの理論 が成り立つとすると次のようになるでしょう。
熱力学的第二酸解離指数 (文献値)：pK2°＝1.99 (25℃)

第一段階の電離：H2SO4 → H^+ + HSO4^-
第二段階の電離：HSO4^- ⇔ H^+ + SO4^2-

第二段階の電離に因り生じる [H^+]＝[SO4^2-]＝x(M) ト置くと、
[H^+]＝0.10＋x、[HSO4^-]＝0.10ーx。
イオン強度：μ≒(1/2)＊([H^+]＋[HSO4^-]＋4[SO4^2-])＝0.10＋2x。
H^+, HSO4^-, SO4^2-、各水和イオンの直径を其々 9, 4, 4 (オングストローム) とすれば、
第二酸解離指数：pK2＝pK2°ー(0.509＊√μ)＊{1/(1＋3√μ)＋9/(3＋4√μ)}
質量作用則：[H^+][SO4^2-]/[HSO4^-]＝(0.10＋x)＊x/(0.10ーx)＝K2
2式から log{(0.10＋x)＊x/(0.10ーx)}＋pK2°ー(0.509＊√μ)＊{1/(1＋3√μ)＋9/(3＋4√μ)}＝0 と変形出来ます。μ＝0.10＋2x だから 方程式：log{(0.10＋x)＊x/(0.10ーx)}＋pK2°ー{0.509＊√(0.10＋2x)}＊{1/{1＋3√(0.10＋2x)}＋9/{3＋4√0.10＋2x)}}＝0 を解くと、
x＝0.0201
μ＝0.140、(比較的大きい)
pK2＝1.52、(見掛け上 HSO4^- が酸として強くなった)
[H^+]＝0.10＋x＝0.120(M)、(前の回答と比較して増加した)
第二電離度：α2＝[SO4^2-]/([HSO4^-]＋[SO4^2-])＝x/0.10＝0.201
α2＝0.201 は 前の回答の α2＝0.086 と比較して大きくなります。
活量係数：(γH^+)＝10^{ー(0.509＊√μ)/(1＋3√μ)}＝0.813
pH の本来の定義：pH＝ーlog(aH^+)
活量係数を１とした前の回答では pH＝0.96
活量係数を考慮したこの回答では pH＝1.01
参考程度に。

回答No.1

nious

塩酸を強酸とすれば濃度に関わらず電離度：α＝1です。
硫酸は次のような2段階の電離をします。
H2SO4 → H^+ + HSO4^- 、(第一電離度：α1＝1)
HSO4^- ⇔ H^+ + SO4^2-、K2＝10^(-1.99)
2段階目の電離で生じる [SO4^2-]＝x(M) とすると、
[H^+]＝0.10＋x、[HSO4^-]＝0.10ーx。
[H^+][SO4^2-]/[HSO4^-]＝(0.10＋x)＊x/(0.10ーx)＝K2
x^2＋(0.10＋K2)＊xー0.10＊K2＝0。(2次方程式)
x＝8.61＊10^(-3)
[H^+]＝0.10＋x＝0.109
第二電離度：α2＝[SO4^2-]/([HSO4^-]＋[SO4^2-])＝K2/([H^+]＋K2)＝0.086

塩酸の電離度：α＝1
硫酸の第一電離度：α1＝1
硫酸の第二電離度：α2＝0.086

第一電離度は同じです。