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強酸と弱酸の違いは、強酸は溶液中で完全にイオン化されるが、弱酸は部分的にしかイオン化されないことです。 pHスケールは、溶液中でイオン化された水素の量に直接対応します。弱酸の場合、pHは溶液の濃度に依存します。 pHと酸の種類がわかっていれば、イオン化の濃度と割合を推定できます。このタイプの計算は、酸と塩基を扱うことを学ぶために不可欠です。
ステップ1
式[H +] = 1 /（10 ^ pH）を使用して水素イオンの濃度を計算します。ここで、[H +]は水素イオンの濃度です。この式はpHの定義から来ています：pH =-log [H +]。たとえば、安息香酸溶液のpHが2.51の場合、[H +] = 1 /（10 ^ 2.51）= 3.09 x 10 ^ -3モル/リットル。
ステップ2
弱酸の表（「参考文献」を参照）で酸解離定数（Ka）を探します。表から、安息香酸の解離定数はKa = 6.46 x 10 ^ -5です。
ステップ3
初期酸濃度を計算します。定義により、解離定数はKa = [H +] [A-] / [HA]であり、[HA]は初期濃度、[A-]は負に帯電したイオンである酸アニオンの濃度です。平衡状態では、[HA]は[H +]に等しい量だけ減少し、[H +]も[A-]に等しくなります。したがって、式はKa = [H +]²/（[HA]-[H +]）として記述できます。 [HA]を解いて、式[HA] = [H +]²/ Ka + [H +]を求めます。例：[HA] =（3.09 x 10 ^ -3）²/（6.46 x 10 ^ -5）+（3.09 x 10 ^ -3）= 0.151モル/リットル。
ステップ4
式I = 100でイオン化率を求めます[H +] / [HA]。たとえば、I = 100（3.09 x 10 ^ -3）/ 0.151 = 2.05パーセント。