今回のテーマは、「電離度・電離定数と水素イオン濃度」です。

みなさんは、 電離定数 について学習してきましたね。
電離定数は、電離度を使って求めることができるのです。
今回は、その求め方を見ていきましょう。

それでは、酢酸の電離について、電離度と電離定数の関係を見ていきます。
CH₃COOHの 最初の濃度をC mol/L 、 電離度α として、考えます。

まず、反応式は、次のようになっています。
　 CH₃COOH⇄CH₃COO^-+H⁺

つづいて、濃度を表に整理していきましょう。
単位はmol/Lとしておきます。

最初に考えるのは、一番上の 「電離前」 です。
電離する前の濃度を書き込みましょう。
CH₃COOHは C です。
それに対して、イオンは発生していません。
したがって、CH₃COO^-は 0 、H⁺も 0 です。

次に真ん中の 「変化量」 です。
まず、CH₃COO^-に注目しましょう。
CH₃COOHのうち、αの分だけ電離することになります。
したがって、CH₃COO^-は ＋Cα です。
CH₃COO^-とH⁺は、同じ数だけ生じます。
よって、H⁺も ＋Cα です。
CH₃COOHについては、Cαの分だけ減ります。
したがって、CH₃COOHは －Cα です。

最後に、「電離平衡時」です。
「電離前」と「変化量」を足し合わせましょう。
CH₃COOHは C(1-α) 、CH₃COO^-は Cα 、H⁺は Cα です。

さて、これで表が完成しました。
あとはこの数値を、電離定数の式に代入しましょう。

ここまでは、電離度と電離定数の関係を学んできました。
次に、水素イオン濃度を求めていきます。
　 電離定数K_a⇒電離度α⇒水素イオン濃度[H⁺]

酢酸の 初濃度C と、 電離度α を使って考えていきましょう。
まず、前回学習したように、 電離定数K_a は、次のように求められました。

ここでポイントです。
酢酸は弱酸なので、 電離度がとても小さい という性質があります。
つまり、酢酸の電離度は、とても0に近いのです。
そこで、 1－α≒1 と考えます。
このような考え方を、 近似 といいます。

すると、次のような式ができます。
　 K_a≒Cα²
この式から 電離度α を求めることができます。

あとは、 水素イオン濃度[H⁺] を求めましょう。
　 [H⁺]=Cα
αの値はすでにわかっているので、次のようになります。

このように、初濃度と電離度さえわかれば、電離定数・電離度・水素イオン濃度を求めることができるのです。