電離平衡 電離定数 弱酸 弱塩基 高校化学 エンジョイケミストリー 124201

#電離平衡　#電離定数　弱酸　弱塩基　#高校化学　エンジョイケミストリー
電離平衡と電離定数の定義について講義しています
内容
化学平衡はさまざまな状態において定義されますが、まず最初に弱酸、弱塩基の電離平衡について扱います。
弱酸、弱塩基の物質は水に溶かしても一部しか電離せず、大部分は分子のままです。弱酸の場合、一部が水素イオンと陰イオンに電離していて、温度が一定であれば平衡を保っています。実際は多量の水に溶解させますが、溶媒の水は電離定数を求める式から除外します。
この部分の説明で水のモル濃度を56mol/L一定として平衡定数に組み入れて電離定数を説明している人がいますが、これは２つの観点から正しくないのです。
電離定数の正しい認識をもつべきです。

[@jarousskyphilippe5831]

電離平衡を考えるときに溶媒を含めないのは何故かという話って動画もう出されてますか？

[@hirohiro06]

[H2O]の56mol/Lを使う時はありますか？

[@enchemi]

ご視聴いただきありがとうございます。それはないと思います。もっともらしい説明ですが、事実と異なります。

[@user-zw6ln6ml3l]

あとえの間で発音するのうまい、、、あと、溶媒は電離の式に入れないんですね。わかりやすいですねぇ！

[@user-zw6ln6ml3l]

二年前にこんなものがあったのですね、もっとレコメンドしてください。（迫真）

[@enchemi]

75のキモチヨスギダロ‼‼ さま ご視聴いただきありがとうございます。 大学の熱化学的な部分をしっかり学習すれば平衡はいろいろ分かってきますが、高校では「こうだね」で済ます部分が結構多いです。そのあたりを探究すると化学の面白さがわかると思います！

[@enchemi]

75のキモチヨスギダロ‼‼ さま ご返信ありがとうございます。頑張ります！

[@user-tr9lx2uq6w]

弱酸の酢酸も、弱塩基のアンモニアも濃度が大きくなるほど電離度が小さくなる様ですが、ルシャトリエの原理によってより水素イオン、水酸化物イオンを出す右に偏るので電離度は大きくなりそうですが、なぜなのでしょうか？

[@enchemi]

ゆうきゆうき さま ご視聴いただきありがとうございます。 弱酸や弱塩基の濃度が上昇すると電離度が小さくなるということは濃度が低下すると電離度が大きくなると読み替えることができます。酢酸の電離は CH3COOH + H2O ⇄ CH3COO- ＋ H3O+ と記述できることは特段問題ないと思いますが、濃度を下げると相対的に水分子の濃度（とはあまり言いたくありませんが今回は已む無し）が増加し、ルシャトリエの原理で平衡が右に移動すると私は教えています。ご検討ください。

[@user-tr9lx2uq6w]

確かに、水分子の増減により酢酸の濃度が多い少ないを表現出来ますが、酢酸の分子の増減で考えると矢印の向きが逆となり矛盾してしまうのが気にかかります。

[@enchemi]

ゆうきゆうき さま ご視聴いただきありがとうございます。 酢酸分子をベースに考えると確かに悩ましい部分がありますが、影響度は水の方が圧倒的に多いので、優越する方に依存すると考えるべきかと思います。

[@user-tr9lx2uq6w]

なるほど、思わずあ！と驚いた声が出てしまいました。つまり酢酸の電離を例に取ると、ルシャトリエの原理によって、酢酸の濃度が大きくなる場合水を少なくして濃くするという表現の場合でも結局せっかくの平衡状態が水を少なくすることによってだんだんと電離した状態が少しずつ多くなっていく状況になるので反応自体は左向きになろうとして酢酸は電離しようとしない。そして水分子をいじるのではなく酢酸自体をドバドバ入れて濃くする場合でも、右に反応は大きくなるのですが、結局酢酸は弱酸という事でせっかく電離したのに酢酸分子に戻りたがりそんな調子でいつしか平衡になると言うことで右に傾く勢いは最初に入れた時だけ。 次に濃度が小さくなる場合も、水をどんどん入れて薄くする表現の場合も平行は右に偏りますが上で記述した様に弱酸なので酢酸分子に戻りたがる。次に実験的に酢酸だけ減らしていくというのはちょっとイメージがつきませんが、酢酸をいじって減らしていく場合当然いじる前の初期の平衡状態が崩れ電離している方が多くなっている状態に変化するので矢印は左に傾いていく酢酸に戻ろうとしていくということでしょうか？ 先生にご教授して頂いた点をふまえ思うままに書かせて頂きました。物分かりが悪く、毎度長文申し訳ありません。😰

[@enchemi]

ゆうきゆうき さま ご返信いただきありがとうございます。 大方仰せの通りです。電離平衡や電離定数が入試に出やすいのも電離度と電離定数をごちゃまぜにして考えている受験生がたくさんいるので、大学がその隙を突いてきます。きちんと理解していれば大丈夫です。

[@user-tr9lx2uq6w]

化学も定義が曖昧なまま学習するよりもしっかりと理屈を含めて学習すると暗記する物もコンパクトに必要最低限になるのかなと感じる様になりました、ありがとうございます。

[@enchemi]

ゆうきゆうき さま ご視聴いただきありがとうございます。 曖昧な理解だといつまでもモヤモヤしたものが頭に残ります。このモヤモヤが自信をもてない根源となるので、しっかり学習するようにしたいですね。

[@user-jgvnhfvj]

質問させてください。ある可逆反応が「電離平衡状態」かつ「飽和状態」にあるとき、共通するイオンをさらに加えたらそれぞれのモル濃度はどうなりますか？平衡定数を一定に保つような値に変化するとイオンの濃度が操作前より増えることになり前提の飽和状態が成り立ってないことになるので疑問に感じました。これは動画の最後に出ていた「活量」と何か関係があるのでしょうか？まだ化学平衡は演習量が少なく的外れな質問かもしれませんが、ご教授ください。

[@enchemi]

ゆ〜と さま ご視聴いただきありがとうございます。 飽和状態にあるとき同居しているのは溶解していない塩そのものと、電離している陽イオンと陰イオンです。仮に陽イオンを後から加えたとき、陰イオンと結合して沈殿することは当たり前ですが、過剰量の陽イオンを加えれば陰イオンが限りなく小さくなり、電離定数を維持するような濃度関係に落ち着くはずです。陰イオンの値がどんどん小さくなりますから、後から加える陽イオン溶液も超高濃度であったとしても平衡状態は平衡定数にならって数値的には維持されるのではないかと思います。やったことはありませんが。 活量は簡単に言えば溶媒溶質を問わず分子やイオンの全粒に対する割合のことを指しています。ただ、活量は扱いにくいのと、溶液なら濃度、気体なら分圧としても大差がないため、代用しているにすぎません。

[@user-jgvnhfvj]

@@enchemi 返信していただきありがとうございます。僕が疑問に思ったのは、以前別の動画のコメント欄で電離平衡と溶解平衡の違いをお聞きしたところ「溶けきれずに固体が残っていれば溶解平衡」と教えていただきました。となると電離平衡の場合は固体ではないので、水の電離平衡以外は電離定数の式が必ず分数になっています。電離平衡状態かつ飽和状態が成り立っている可逆反応に、共通するイオンを加える操作をすると溶けきれないので電離定数の式の分母が増加します。このとき電離定数を一定に保つように、電離定数の式の分子とバランスを保ち増加しますが、「例えば分母が操作前の値に比べ2倍増加したとすると分子の値も2倍増加します。可逆反応式における化学式の係数が全て1だった場合、“操作前の段階で既に飽和状態にあるのに明らかに操作前より操作後のイオン濃度は高くなります”。」ここに「飽和状態から操作後、さらにイオンが溶けていいの？」と言う疑問を感じました。これについて教えていただきたいです。

[@user-tr9lx2uq6w]

度々恐れ入ります。解釈の確認になりますが、つまり一般的な感覚だと濃度を小さくする、という操作をしたい場合、薄めるという事になるので水分子が多くなる故に右方向に矢印は傾く。しかし、もっと濃度を大きくする、味を濃くするといった操作をしたい場合、さらに酢酸を追加するとルシャトリエの原理により右に偏るというおかしな事態になるので、化学の世界では水を減らして濃度を高めるというふうに考えるという事でしょうか？

[@enchemi]

ゆうきゆうき さま ご視聴いただきありがとうございます。 ご指摘の件で、今まであまり本気で考えたことがなかったので、今回改めて検証してみました。 まず、ルシャトリエの原理と弱酸の電離度を同列で議論しているところに解釈の違いがあるのだと思います。それを誘発したのはそもそも私だろうと思います。 基本的にはルシャトリエの原理に従っていいのです。酢酸の濃度増を考えます。酢酸を加え、酢酸分子が増加したから電離するという考え方は正しいのですが、直感でいえば「入れたほどは電離しない」ということでしょうか。電離度は電離している酢酸分子の割合ですから、新たに酢酸分子が入れた割には大して電離しなければ電離は進んでいても電離度が大きくなるとは限りません。そう考えればルシャトリエの原理にも従い、濃度が上がっても電離度が低下することは説明できます。 もしイメージがつかなければ遠慮なくお返事ください。

[@user-tr9lx2uq6w]

ご丁寧な返信ありがとうございます、なるほど、解釈の確認になりますが、つまり一般的な感覚だと濃度を小さくする、という操作をしたい場合、薄めるという事になるので水分子が多くなる故に右方向に矢印は傾く。しかし、もっと濃度を大きくする、味を濃くするといった操作をしたい場合、さらに酢酸を追加するとルシャトリエの原理により右に偏るというおかしな事態になるので、化学の世界では水を減らして濃度を高めるというふうに考えるという事でしょうか？

[@enchemi]

ゆうきゆうき さま ご視聴いただきありがとうございます。 別のご意見でほぼ同じようなご返信をしましたので、ご検討ください。イメージがつかめなければご遠慮なくご指摘ください。

[@souhitinobo]

すみません、非常に混乱してます。 ａＡ＋ｂＢ⇔ｃＣ＋ｄＤのとき、K＝[C]＾ｃ[D]＾ｄ÷（[A]＾ａ・[Ｂ]＾ｂ) が定義ですよね。ただし、Ｋの式には、 「①固体のモル濃度　②溶液中の溶媒のモル濃度は含めない」 と高校化学では定義されていると覚えておけばよいのですか？ ①と②の理由を考え出すと本当に訳がわからないので、考えなくてもよいですか？

[@enchemi]

銀玉子狼 さま ご視聴いただきありがとうございます。取り急ぎ、固体と多量の溶媒については、「１」と考えます。 この理由は話すと長くなりますが、そもそも平衡定数はモル濃度で定義されるものではなく、「活量」という値で定義されます。そこでご指摘の２つについては「活量１」と定義しているので、その流れを理由を説明することなく「固体は無視」とか説明することが多いようです。なので、高等学校化学ではないものと考えて差し支えはありません。

[@Taka-fw5ox]

自分用 1:43気体(固)の時といっしょ. 2:30acid 3:57base 6:30 8:10😳

[@enchemi]

ご視聴いただきありがとうございます。電離平衡は原理をしっかり押さえれば大丈夫です！

[@souhitinobo]

活量は高校化学で習わないので、高校化学で覚えておくべきことを教えてほしいです。 高校化学では、Ｋの式を作る際、 「①固体のモル濃度と②溶液中の溶媒のモル濃度は含めない」 または、 「①固体のモル濃度と②溶液中の溶媒のモル濃度は１(実際には１ではない)」 と覚えておけばよいのですか？そして、その理由までは、覚える必要はないでしょうか？

[@enchemi]

銀玉子狼 さま ご視聴いただきありがとうございます。 どちらも同じ内容ですが、強いて言えば「モル濃度は１(mol/L)と見做す。」が一番しっくりいくと思います。そこから先は大学の化学なので受験までの間はそれで構いません。ただ、反応速度式と平衡定数をごちゃまぜにする学生があまりに多いので、これら２つは全然関係ないことを説得するのにこの事実を教えています。本質を理解していれば後々面倒なことにはなりません。もちろんその面倒というタイミングは大学に合格したあとの話です。

[@souhitinobo]

色々教えていただきありがとうございました。 最後に、まとめたいのですが、今後、高校化学レベルの上記の問題で、間違いを防ぐために、 「平衡定数Ｋは、ａＡ＋ｂＢ⇔ｃＣ＋ｄＤのとき、K＝[C]＾ｃ[D]＾ｄ÷（[A]＾ａ・[Ｂ]＾ｂ) ただし、固体のモル濃度や、溶液中の溶媒のモル濃度（多量にある場合）は平衡定数Ｋに含まれている（または、１とみなす）から書かなくてよい」 という定義と、私は覚えておけばよいでしょうか？

[@enchemi]

銀玉子狼 さま ご返信ありがとうございます。「平衡定数Kに含まれている」という部分がひっかかります。これはよく電離定数のところで水のモル濃度なるものを考えて平衡定数を５７倍（水１Lの物質量）した値が電離定数と豪語される方がいらっしゃいますが、これは正しくありません。なので、「ただし、」以降は「ただし、固体のモル濃度や、溶液中の溶媒のモル濃度（多量にある場合）はそれぞれ１mol/Lと考えるので考慮しなくてよい」としておけばよいと思います。 ご参考まで。

[@souhitinobo]

＞「平衡定数Kに含まれている」という部分がひっかかります。～これは正しくありません。 私の高校化学の教科書には、 NH₃＋H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH- なら、K＝[NH₄⁺][OH-]/[ NH₃][H₂O] であるが、[H2O]が一定とみなせるので、 K[H₂O]＝[NH₄⁺][OH-]/[ NH₃] と変形すると左辺が定数とみなせるから、Kｂ＝K[H2O]とおくと Kｂ＝[NH₄⁺][OH-]/[ NH₃]と表すことができる。 のように、ヒロシさんが反対している解説が書かれています。これは、高校化学ではモル濃度を定義にしているから、上記のような流れになるんですよね。 ヒロシさんの解説や、教科書の解説、また他の人の解説を聞いているのですが、ここの解説は人によって意見が違うので、誰を信じていいのかもうわかりらなくなってきました。 「Kを書くとき、固体のモル濃度や、溶液中の溶媒のモル濃度（多量にある場合）は考慮しなくてよい」と覚えておきます。

[@enchemi]

銀玉子狼 さま ご返信ありがとうございます。結論から申し上げれば、そのように覚えていただければOKです。当座問題にはならないでしょう。 教科書も検定を通過しているはずなので問題ないのですが、「真実を語っていない」のと「間違ってはいない」という部分には高校化学と大学からの学問との乖離のように思います。高校生のような初学者にとってみれば分かりやすい説明が求められるので、ときとして「それ違うでしょ」という内容でもギリギリ間違っていないと解釈できるものが存在します。特に高分子で。 今回の話は塩基の電離定数が平衡定数×水のモル濃度と等しいと記述する部分ですが、間違っているかと言えば水のモル濃度の部分を活量１と考えれば間違いではないです。しかし、困ったことにこの記述を拡大解釈して水のモル濃度が一定（まあこれは間違いではない）とか、57mol/L（これは明らかにアウト）とか言い始める人がいるのでそれは違うでしょと言いたいのです。 教科書はギリギリの線でうまく回避していますが、それは活量の定義をイメージしているからであって、57mol/Lということは想定していないはずです。勝手な解釈を生まないように真実を理解していただくことが一番よいと感じます。 ご意見ありがとうございます。私も参考になりました。感謝します。

[@souhitinobo]

＞反応速度式と平衡定数をごちゃまぜにする学生があまりに多い。 これは、どういう意味でしょうか？ Ｎ2＋３Ｈ₂⇔２ＮＨ₃　の反応速度式ｖをｖ＝ｋ[Ｎ2][Ｈ₂]＾３のように、係数を使っちゃうミス（本来は、実験結果からｖのモル濃度の指数を求める）のことですか？

[@enchemi]

銀玉子狼 さま ご視聴いただきありがとうございます。 そうです。反応速度を学習したときはないのですが、平衡定数を学習したあとで時間が経過して戻ってくると平然と係数の指数乗を反応速度式に書く人が多いです。化学反応式は反応速度を語っていないとよく話すのですがなかなかイメージが掴めないようで。