電離度から計算する酢酸水溶液のpHの求め方

酢酸水溶液のpHを求める際、電離度やモル濃度を使って計算します。今回は、電離度0.020の0.10 mol/L酢酸水溶液のpHを求める問題を解説します。まずはその計算方法と、実際にpHを計算する手順について詳しく見ていきましょう。

酢酸の電離反応とpHの計算

酢酸（CH₃COOH）は弱酸であり、水に溶けると部分的に電離します。この電離反応は次のように表されます。

CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺

電離度（α）は、酸がどの程度電離しているかを示す指標で、次のように表されます。

α = (電離した酸のモル数) / (元の酸のモル数)

pHは水素イオン濃度（[H⁺]）を用いて計算できます。pHの計算式は次の通りです。

pH = -log[H⁺]

ここで、[H⁺]は水溶液中の水素イオン濃度です。酢酸の場合、酸の電離度が与えられているため、[H⁺]を計算するためには、電離度と元の酸の濃度から水素イオン濃度を求める必要があります。

今回の問題では、0.10 mol/Lの酢酸水溶液の電離度が0.020と与えられています。これを使って、[H⁺]を求めるためのステップを見てみましょう。

まず、[CH₃COO⁻]と[H⁺]は同じ濃度で生成されるため、電離反応から得られる水素イオン濃度は次のように求められます。

[H⁺] = α × [CH₃COOH] = 0.020 × 0.10 mol/L = 0.002 mol/L

次に、pHを計算するために、この[H⁺]を用いてpHを求めます。

pH = -log(0.002) ≈ 2.70

このようにして、0.10 mol/L酢酸水溶液のpHはおおよそ2.70となります。この結果から、与えられた情報に基づいて正しい計算を行うことができました。

もしご質問で数値が合わない場合は、計算の途中での誤差や単位の確認を行ってください。特に、電離度やモル濃度が正確に入力されているかを再確認すると良いでしょう。

酢酸のような弱酸のpHを計算する際は、電離度と元の酸のモル濃度を正しく使って、水素イオン濃度を求め、その後pHを計算します。電離度が与えられている場合でも、その値をしっかりと使って、誤差なく計算を進めることが重要です。今回の例では、0.10 mol/Lの酢酸水溶液のpHは約2.70でした。