酢酸、酢酸ナトリウム混合溶液のpHを計算できますか?実際の計算方法を、例題を使って丁寧に解説

酢酸、酢酸ナトリウム混合溶液のpHを求めるためには、酢酸と酢酸ナトリウムの平衡反応を理解しておく必要があります。

酢酸、酢酸ナトリウムのpH計算方法は以下の記事で丁寧に解説していますので、理解してから本記事を読むことをおすすめします。

酢酸のpHを計算できますか?平衡定数を用いた計算方法をわかりやすく解説

酢酸のpHの求め方がわからない、酢酸の平衡反応がよくわからないという方にオススメの記事です。本記事を理解して実践すると、酢酸のpH計算なんて余裕でできてしまいます。また、平衡反応の仕組みが理解できるので、酢酸以外の弱酸でも応用できます。

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酢酸ナトリウムのpHを計算できますか?実際の計算方法について、わかりやすく解説

酢酸ナトリウムのpHの求め方がわからない、酢酸ナトリウムの平衡反応がよくわからないという方にオススメの記事です。本記事を理解して実践すると、酢酸ナトリウムのpH計算なんて余裕でできてしまいます。また、平衡反応の仕組みが理解できるので、酢酸ナトリウム以外の弱アルカリでも応用できます。

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酢酸、酢酸ナトリウム混合溶液のpH計算方法

酢酸、酢酸ナトリウムの平衡反応

酢酸の平衡反応
$$\rm{CH_3COOH + H_2O ⇄ CH_3COO^- + H_3O^+}$$
酢酸の平衡定数
$$\rm{K_a = \frac{[H_3O^+][CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}}$$

酢酸ナトリウムの平衡反応
$$\rm{CH_3COONa → CH_3COO^− + Na^+}$$
$$\rm{CH_3COO^- + H_2O ⇄ CH_3COOH + OH^-}$$
酢酸ナトリウムの平衡定数
$$\rm{K_ｂ = \frac{[OH^-][CH_3COOH]}{[CH_3COO^-]}}$$

酢酸、酢酸ナトリウムの混合溶液では、溶解した酢酸ナトリウムによって、多くの酢酸イオンCH₃COO^–が生成し、過剰になった酢酸イオンは酢酸CH₃COOHに戻ろうとします。つまり、液中の酢酸の濃度が増加します。

しかしながら、液中にはヒドロニウムイオンH₃O⁺がほとんどありません。

よって、酢酸ナトリウムが解離して生成した酢酸イオンの多くは酢酸に戻ることができず、酢酸イオンの濃度はほとんど変化しません。

例題① 酢酸0.050mol/L, 酢酸ナトリウム0.10mol/L混合溶液のpH計算方法

【例題】
酢酸0.050mol/L、酢酸ナトリウム0.10mol/Lの混合溶液のpHを有効数字2桁で求めよ。ただし、酢酸の平衡定数 K_a = 1.8×10^-5とする。

【解答】
酢酸の平衡反応と平衡定数
CH₃COOH + H₂O ⇄ CH₃COO^– + H₃O⁺
K_a = [H₃O⁺][CH₃COO^–] / [CH₃COOH]

酢酸ナトリウムの平衡反応と平衡定数
CH₃COONa → CH₃COO⁻ + Na⁺
CH₃COO^– + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH^–
K_b = [CH₃COOH][OH^–] / [CH₃COO^–]

[H₃O⁺] = Cとすると、
[CH₃COOH] = 0.050-C,　[CH₃COO^–] = 0.10+C

酢酸の解離はわずかなので、
[CH₃COOH] ≅ 0.050　[CH₃COO^–] ≅ 0.10
K_a = C × 0.10/0.050 = 1.8×10^-5
よって、
C = 9.0×10^-6
pH = -logC = 5.05 ≅ 5.1