酢酸の電離と希釈

化学物理化学化学平衡酸塩基平衡ルシャトリエの原理
酢酸の電離で、水を加えるとイオンが増える方向に反応が進むのはなぜ?
(ルシャトリエの原理)
15:51
リュウツー先生
リュウツー先生
化学をワシに聞くかね。
酢酸の電離というのは、
CH3COOHCH3COO+H+\mathrm{CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+}
という反応式を想定してるってことでいい?
「水を加えるとイオンが増える理由」について、この式をもとに話をしていくけど、
まずは反応式や意図にズレがないか教えてくれる?
15:51
15:51
リュウツー先生
リュウツー先生
ご質問は「酢酸の電離平衡において水を加える(希釈する)と、なぜイオン生成がさらに進むのか」という点で間違いないでしょうか?
特に、
・ルシャトリエの原理の一般的なイメージレベルでの説明がよいのか、
・反応商 QQ や平衡定数 KK を用いた定量的な説明が欲しいのか、
どちらのアプローチをお望みでしょうか?
15:52
うん、一般的なイメージレベルでいいよ
15:52
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!現状理解度確認フェーズです。
酢酸(CH₃COOH)の電離平衡
 CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻
を「水で希釈」したとき、反応はどの方向にシフトするでしょうか?
次の中から選んで番号を教えてね。

1. 電離(イオン生成)がさらに進む
2. 電離(イオン生成)が抑制される
3. 変化は起こらない
15:53
わかりません
15:53
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!わからないって素直に言えるのは大事だよ。
正解は1.電離(イオン生成)がさらに進む方向です。

どうしてかというと、ルシャトリエの原理に従って、平衡状態にある反応
 CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻
で「生成物側(イオン)の濃度を下げる」ような変化を加えると、平衡はイオンを増やす方向にシフトして元に戻ろうとします。

「水を加える=溶液を希釈する」ことは、イオンや分子の濃度を一様に下げることになります。
特にイオン濃度が下がると、反応商
Q=[H+][CH3COO][CH3COOH]Q = \frac{[H^+][CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}
の分子が小さくなり、平衡定数 KK に対して Q<KQ < K の状態になります。
すると平衡を取り戻すために、反応は前向き(イオン生成側)に進み、結果としてイオン濃度が増えるわけです。

イメージとしては、薄めたお茶に氷砂糖を入れると「甘さを元に戻そう」と氷砂糖が溶けやすくなるのと同じ感じだね。

わかった?やったぜ!
15:53
なるほどねーーーありがと!
16:02
リュウツー先生
リュウツー先生
どういたしまして!イメージつかめたみたいで嬉しいよ。
また分からないところがあったらいつでも聞いてね。
案ずるより産むが易し、まずはテキスト開いてみよう!
16:02
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マイセオくん