化学・酸・塩基/原理と探求
酸の強さと濃度の解説
濃い山と強い山は違う意味です。酸の分析濃度と解離定数を変えて水素イオン濃度・pH・解離度を比較してみてください。同じ濃度で酸の強度が異なる場合と同じ酸を希釈した場合を分けると、酸の強度と濃度を区別できます。
どのような原理？
酸の強度は解離傾向であり、濃度は単位体積中の酸の量です。 pH = −log₁₀[H⁺], α = [H⁺]/C で区切ります。
重要な関係
Ka = x²/(C−x) · x = 2KaC/(√(Ka²+4KaC)+Ka)
観察してみよう
- 強酸と弱酸を選んで濃度・Kaを変えて実行します。強酸では、Ka調整値は計算に使用されません。粒子は酸100束の割合を表します。
- 0.100mol/Lで弱酸と強酸をそれぞれ実行・記録します。弱山Kaは1.8×10⁻⁵に合わせます。
- 弱酸で濃度のみ0.010mol/Lに下げた場合とKaのみ9.0×10⁻⁵で育てた場合を記録します。
結果を読み解く
同じ弱酸を希釈すると、pHと解離度はどのように変化しますか？
同じKaで希釈すると[H⁺]は減ってpHが大きくなります。同時に、全体の酸のうち解離した割合αは大きくなります。 Kaは同じ温度で一定です。
モデルの仮定と限界
25℃一陽性資産の理想的な濃度平衡です。弱酸はx²+Kax−KaC=0の正確さを使います。活動度・多様性資産は除きます。水の自動イオン化は[H⁺]≧10⁻⁶mol/L（10⁻⁷より十分大きい）でのみ無視します。入力範囲全体がこの条件を満たしています。 Ka=1.8×10⁻⁵は酢酸の例示値です。パーティクル比は100束に丸めます。