弱酸(じゃくさん)の電離(でんり)定数(ていすう)と電離(でんり)度(ど)

化学(かがく)基礎(きそ)では、酢酸(さくさん)のような弱酸(じゃくさん)は電離(でんり)度(ど)αが小(ちい)さく、一部(いちぶ)の分子(ぶんし)（新しいタブで開きます）しか電離(でんり)（新しいタブで開きます）しないことを学(まな)んだ。酢酸(さくさん)の電離(でんり)はHA⇄H⁺＋A⁻（HAは酢酸(さくさん)CH₃COOHのような弱酸(じゃくさん)、A⁻はその陰(いん)イオン（新しいタブで開きます））のように、電離(でんり)する反応(はんのう)と戻(もど)る反応(はんのう)がつり合(あ)う電離(でんり)平衡(へいこう)になっている。

この平衡(へいこう)での濃度(のうど)の関係(かんけい)を表(あらわ)す定数(ていすう)が電離(でんり)定数(ていすう)Kaで、$K_a=\dfrac{[H^+][A^-]}{[HA]}$と定義(ていぎ)される。水(みず)のイオン積(せき)Kwと同(おな)じように、Kaは温度(おんど)が同(おな)じならその弱酸(じゃくさん)のモル濃度(のうど)（新しいタブで開きます）にかかわらず一定(いってい)の値(あたい)だ。

たとえば酢酸(さくさん)CH₃COOHのKaは25℃で1.8×10⁻⁵mol/Lという値(あたい)が知(し)られている。電離(でんり)度(ど)αは濃度(のうど)によって変(か)わる「割合(わりあい)」だが、Kaはその弱酸(じゃくさん)ごとに決(き)まった「定数(ていすう)」という違(ちが)いがある。

（押すと拡大して表示します）

電離(でんり)度(ど)αが1よりかなり小(ちい)さいとき、電離(でんり)前(まえ)のモル濃度(のうど)cと電離(でんり)定数(ていすう)Kaから、近似(きんじ)式(しき)$\alpha=\sqrt{K_a/c}$、$[\mathrm{H^+}]=\sqrt{cK_a}$を使(つか)って電離(でんり)度(ど)と[H⁺]を求(もと)められる。

例(れい)1：ある弱酸(じゃくさん)HAの0.10mol/L水溶液(すいようえき)で、Kaを1.0×10⁻⁵mol/Lとする。α＝√(Ka/c)＝√(1.0×10⁻⁵÷0.10)＝√(1.0×10⁻⁴)＝1.0×10⁻²＝0.010（1.0%）。[H⁺]＝√(cKa)＝√(0.10×1.0×10⁻⁵)＝√(1.0×10⁻⁶)＝1.0×10⁻³mol/Lで、pH(ピーエイチ)（新しいタブで開きます）は3になる。

例(れい)2：同(おな)じ弱酸(じゃくさん)HAを薄(うす)めて1.0×10⁻³mol/Lにしても、Kaは1.0×10⁻⁵mol/Lのまま変(か)わらない。α＝√(1.0×10⁻⁵÷1.0×10⁻³)＝√(1.0×10⁻²)＝0.10（10%）となり、電離(でんり)度(ど)は10倍(ばい)に増(ふ)える。[H⁺]＝1.0×10⁻³×0.10＝1.0×10⁻⁴mol/Lで、pH(ピーエイチ)は4になる。

（押すと拡大して表示します）

電離(でんり)定数(ていすう)Kaの式(しき)$K_a=\dfrac{[H^+][A^-]}{[HA]}$は、濃度(のうど)を変(か)えてもKaという一定(いってい)の値(あたい)を保(たも)つように[H⁺]・[A⁻]・[HA]の比(ひ)が決(き)まる、という関係(かんけい)を表(あらわ)している。

弱酸(じゃくさん)を水(みず)で薄(うす)めると、HA・H⁺・A⁻のすべての濃度(のうど)は小(ちい)さくなろうとするが、Kaという比(ひ)の値(あたい)を保(たも)つためには、電離(でんり)していないHAの割合(わりあい)が減(へ)る（電離(でんり)度(ど)αが大(おお)きくなる）方向(ほうこう)に平衡(へいこう)が移動(いどう)しなければならない。

つまり、同(おな)じ弱酸(じゃくさん)でもモル濃度(のうど)が小(ちい)さいほど電離(でんり)度(ど)αは大(おお)きくなる。ただし[H⁺]自体(じたい)はやはり小(ちい)さくなるので、薄(うす)めるほど水素(すいそ)イオン濃度(のうど)は下(さ)がり、水溶液(すいようえき)としては酸性(さんせい)が弱(よわ)くなる。