2価の弱酸（炭酸）の段階的な電離
着眼点第1電離の K_1 は第2電離の K_2 よりずっと大きい。pH は第1電離だけで決まり、[\ce{CO3^2-}] \fallingdotseq K_2 になる。
\ce{H2CO3 <=> H+ + HCO3-}\quad K_1,\qquad \ce{HCO3- <=> H+ + CO3^2-}\quad K_2
- [\ce{H+}] \fallingdotseq \sqrt{cK_1}（1価の弱酸とみなす）
- 第2電離はごくわずかなので [\ce{HCO3-}] \fallingdotseq [\ce{H+}]。これを K_2 の式に入れると [\ce{CO3^2-}] \fallingdotseq K_2。
例題
1
0.025 mol/L の炭酸水の pH と [\ce{CO3^2-}] を求めよ。K_1 = 4.0\times10^{-7}\ \mathrm{mol/L}、K_2 = 5.0\times10^{-11}\ \mathrm{mol/L}。
解答
[\ce{H+}] = \sqrt{0.025 \times 4.0\times10^{-7}} = \sqrt{1.0\times10^{-8}} = 1.0\times10^{-4} \mathrm{pH} = 4.0
[\ce{HCO3-}] \fallingdotseq [\ce{H+}] なので [\ce{CO3^2-}] \fallingdotseq K_2
答え pH 4.0、[\ce{CO3^2-}] = 5.0\times10^{-11}\ \mathrm{mol/L}
[\ce{HCO3-}] \fallingdotseq [\ce{H+}] なので [\ce{CO3^2-}] \fallingdotseq K_2
答え pH 4.0、[\ce{CO3^2-}] = 5.0\times10^{-11}\ \mathrm{mol/L}
確認問題
1
2価の弱酸で pH を求めるとき、第2電離を無視してよいのはなぜか。
答え
K_2 が K_1 より桁違いに小さく、第2電離で出る \ce{H+} がごくわずかだから