高校発展Chapter 30約11分
電離平衡と緩衝液
弱酸は少しだけ電離する。その「少しだけ」を数式にしたものが電離定数。緩衝液はpHを守る仕組み。
#電離平衡#電離定数#緩衝液#pH#弱酸
つまり「弱酸が少しだけ電離する割合」を表したのが Ka
Ka が大きい → よく電離する → 強い酸
Ka が小さい → あまり電離しない → 弱い酸
弱酸のpH計算
例 Ka = 1.0×10⁻⁵、c = 0.10 mol/L の酢酸のpH:
緩衝液とは
弱酸+その塩(共役塩基)の混合液
少量の酸が入ってきたら → 塩基成分が吸収する
少量の塩基が入ってきたら → 酸成分が吸収する
→ pH がほぼ変わらない
血液のpH(7.35〜7.45)が一定なのも緩衝液の働き。
ヘンダーソン-ハッセルバルヒ式
弱酸と塩を等mol混ぜたとき → pH = pKa
💡豆知識
炭酸水(CO₂水溶液)のpHは約3.7程度。人間の胃液はpH 1〜2。胃がんになると胃液の酸性が弱まる場合がある。胃の内壁細胞は特殊な保護層(粘液)で酸から守られているが、ピロリ菌感染などでこの保護が破れると胃潰瘍になる。電離平衡と生体の関係は深い。
⚠よく間違えるところ
pH = pKa は「弱酸と塩を等mol混ぜたとき」の緩衝液に対して成立する(ヘンダーソン式でlog(1)=0)。濃度が変わっても成立するかのように見えるが、実際には電離度の変化で微妙にずれる。高校レベルでは「等mol混合でpH = pKa」と覚えてよい。
✓重要ポイント
まとめ
- Ka = [H⁺][A⁻]/[HA](電離定数)
- 弱酸pH:[H⁺] ≈ √(Kac)
- 緩衝液:弱酸+共役塩基でpH変化を抑制
- 血液は H₂CO₃/HCO₃⁻ 系の緩衝液
まとめ
- Ka = [H⁺][A⁻]/[HA](電離定数)
- 弱酸pH:[H⁺] ≈ √(Kac)
- 緩衝液:弱酸+共役塩基でpH一定を保つ
- 血液・体内はH₂CO₃/HCO₃⁻系の緩衝液
// quiz
確認問題
Q1.弱酸HAの電離定数Kaの式はどれか?
Q2.緩衝液に少量の強酸を加えたときpHはどうなるか?
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