化学のなぜ?を集めました

電離定数の計算で1-α=1として良いのはなぜ?全く影響はないの?

多少は影響はあるけど、計算しやすいように1-α=1としてしまう

電離定数の計算では電離度αは1より十分に小さく、1-α≒1として計算して良いことになっています。

十分に小さいといってもα<0.05ぐらいの値です。1-α=1で計算して本当に大きな影響は出ないのでしょうか。計算して試してみましょう。

ものは試し!計算してみよう!

1-α をそのまま計算した場合

酢酸の平衡状態を考えてみましょう。

CH3COOH ⇔CH3COO + H+

CH3COOHの始めの濃度をc、電離度をαとすると、平衡時の各濃度は次のように表せます。

CH3COOH = c(1-α)、CH3COO = cα、H+ =cα

電離平衡の式に代入してみましょう。

Ka = [CH3COO-][H+] / [CH3COOH]

= cα × cα / c(1 – α)

= cα2 / 1-α

試しにc=1.0mol/L、α=0.050で計算してみましょう。

Ka = cα2 / 1-α

= 1.0×0.050×0.050 / 1-0.050

=2.63157…×10-3

=2.6×10-3

有効数字2桁でKa=2.6×10-3 、有効数字3桁でもKa=2.63×10-3だね

1-α = 1として計算した場合

続いて1-α=1として計算してみましょう。

Ka = cα2 / 1-α

≒ cα2 / 1

= 1.0×0.050×0.050 / 1

=2.5×10-4

やっぱり1-α=1としてしまうと多少の値は変化するね。でも僅かだから1-α=1として計算してしまって良いことになっているんだね。

1-α=1で計算した時はあくまで近似であるということを認識しておこう!

ちなみに電離度は濃度が低くなるほど高くなるよ。電解質が非常に低い濃度の場合には1-α=1にはできなくなるよ。

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