0.006 m安息香酸のhはどれくらいですか

0.006 m安息香酸のHはどれくらいですか

化学分析では、溶液中のある物質のイオン濃度を計算する必要があることが多い。 よく見られる計算問題は、0.006 m安息香酸溶液中の水素イオン濃度 (H) をどのように解くかである。 安息香酸は弱酸で、水中で部分的に電離して水素イオンと安息香酸イオンを生成する。 「0.006 m安息香酸のHはどれくらいですか?」と言いましたこの問題について詳しく分析し、解答した。

安息香酸の化学的性質

安息香酸(C ₆ H ₅ COOH) は有機酸で、弱酸的な性質を持っている。 安息香酸が水に溶解すると、部分的に電離する。 化学反応式は

[ C ₆ H ₅ COOH \ right leftharpoons C ₆ H ₅ COO ^- H ^ ]

安息香酸の電離度が低いため、生成する水素イオン濃度は強酸よりはるかに低い。 そのH濃度を計算するためには、安息香酸の酸性度定数 (Ka) を知る必要があり、弱酸の電離計算に重要である。

酸性度定数 (Ka) を計算する

安息香酸の酸性度定数 (Ka) はその酸の強弱を反映する重要なパラメーターである。 安息香酸については、Kaは約6.3 × 10 ⁵ ⁵ である。 この値が小さいほど安息香酸が弱く、電離度が低いことを示す。 0.006 m安息香酸溶液中のH濃度を計算するためには、酸性度定数で解く必要がある。

電離バランスの確立

0.006 m安息香酸溶液については、初期時の安息香酸の濃度をC ₀ (すなわち0.006 mol/L) とすることができる。 安息香酸が水中で電離して発生する水素イオン濃度をxとすると、電離後の濃度はそれぞれ次のようになる

• C ₆ H ₅ COOH:0.006 - x
• C ₆ H ₅ COO ⁻:x
• Hビーム: x

酸性度定数Kaの定義によると、次の平衡方程式を確立することができる

[ K _ a = \ frac{[C ₆ H ₅ COO ^-][H ^ ]}{[C ₆ H ₅ COOH]} ]

既知の値を代入する:

[ 6.3 \ times 10 ^{-5} = \ frac{x \ times x}{0.006 - x} ]

おおよその計算

弱酸の計算では、酸の濃度が電離度よりはるかに高い (つまり、x値が0.006未満) 場合、0.006 - x ≒ 0.006と仮定できる。 このとき方程式は次のように簡略化できます

[ 6.3 \ times 10 ^{-5} = \ frac{x ^ 2}{0.006} ]

この方程式を解くと得られます。

[ X ^ 2 = 6.3 \ times 10 ^{-5} \ times 0.006 = 3.78 \ times 10 ^{-7} ]

[ X = \ ザック {3.78 \ times 10 ^{-7}} \ トロン6.6 \ times 10 ^{-4} \, \ text{mol/L} ]

そのため、0.006 m安息香酸溶液中のH濃度は約5.6 × 10 ⁻ mol/Lである。

まとめ

以上の分析から、0.006 m安息香酸溶液中の水素イオン濃度は約5.6 × 10 ⁻ mol mol/Lであると結論した。 この計算過程は弱酸の酸性度定数と初期濃度に基づいて、電離平衡方程式でHの濃度を解く方法を示している。 類似の問題に対して、電離定数と近似計算の方法を把握することは、弱酸溶液中のH濃度の求解問題を効果的に解決できる。