酢酸と塩酸を混合した水溶液のpHを求める問題で、「酢酸の電離で生じる水素イオンを無視できる」という発想がどうして出てくるのかについて、化学的な視点から解説します。特に、電離定数や水素イオンの寄与についての理解が重要です。
1. 酢酸と塩酸の混合と水素イオンの挙動
酢酸（CH₃COOH）は弱酸であり、水に溶けると部分的に電離して水素イオン（H⁺）を放出します。一方、塩酸（HCl）は強酸で、ほぼ完全に電離し水素イオンを放出します。このため、酢酸と塩酸を混合すると、塩酸から供給される水素イオンの濃度が非常に高くなり、酢酸から供給される水素イオンの寄与が無視できるほど小さくなります。
2. 酢酸の電離度と電離定数の影響
酢酸の電離定数（Ka）は2.7×10⁻⁵と非常に小さいため、酢酸の電離度（α）は小さく、電離による水素イオンの濃度は低くなります。これは、酢酸の水素イオン供給能力が塩酸に比べて非常に小さいことを意味します。したがって、酢酸から生じる水素イオンの量は、塩酸からの水素イオンに比べて無視できるほど少ないのです。
3. 水素イオンの寄与の計算
問題では、塩酸が電離することで大量の水素イオンが供給されるため、酢酸の電離から生じる水素イオンの寄与はほとんど無視できることになります。水素イオンの濃度は、塩酸のモル濃度と加える量にほぼ依存し、酢酸の影響は非常に小さいため、計算時に酢酸からの水素イオンを無視することが合理的であると考えられます。
4. 近似の利用とその意味
このように、酢酸の電離から生じる水素イオンを無視できるという発想は、実際の計算を簡単にするための近似です。実際には酢酸も電離し水素イオンを放出しますが、その量は塩酸の水素イオン供給量に比べて非常に少ないため、計算を簡略化するために無視することができます。これにより、問題を解く際の計算が容易になります。
まとめ
酢酸と塩酸を混合した水溶液のpHを求める際、酢酸の電離から生じる水素イオンの寄与が無視できる理由は、酢酸の電離定数が小さく、塩酸から供給される水素イオンの量が圧倒的に多いためです。このような近似を利用することで、計算が簡便になり、現実的な解答を得ることができます。
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