ガレスタさんのDIY日記

電子回路、Web、組み込み、自作エフェクターを語るblog

pC-pH diagram(酢酸アンモニウムの場合)

7/23 追記 ソースコード更新およびグラフの枚数追加

珍しく真面目に課題をやったのでそのことでも書こうと思います。

設問条件

純水に対して濃度10^{-3}酢酸アンモニウムを添加した際のpHを決定せよ。
存在物質は

NH_{4}^{+},Ac^{-},NH_{3},HAc,H^{+},OH^{-}

とする。

基本がこれで濃度と温度が色々変わったものが出ていたので今回は

  • 温度:50℃
  • 濃度:10^{-4}

ぐらいの条件で解いてみようと思う。

解法

どっかしら間違ってそうだけど基本的にはあってるはず

各種濃度を求めていく

前項のチャージバランスまで求めたらpH求めるだけです。

やり方は

  • グラフを書いてチャージバランス交点を読む
  • Hについて方程式を解く
  • チャージバランスの式に対してソルバーを回して両辺の差分が小さくなるまで繰り替えす

まあこんな感じです。

Pythonで簡単なソルバーを回したらこんな感じになりました。

pH : 6.6725
NH4 : 9.882528488703862e-05
H : 2.1330449131465752e-07
OH : 2.6819465266266655e-07
Ac : 9.877197753273922e-05

pC-pH図を描く

温度25度、濃度10^{-3}の場合
f:id:gsmcustomeffects:20180723165526p:plain

温度50度、濃度10^{-3}の場合
f:id:gsmcustomeffects:20180723165811p:plain

温度25度、濃度10^{-6}の場合
f:id:gsmcustomeffects:20180723170401p:plain

大きめの図(温度50度、濃度10^{-4}の場合)
f:id:gsmcustomeffects:20180720162119p:plain
f:id:gsmcustomeffects:20180720162154p:plain

使ったPythonのコード

かなり適当にやったためまだ不十分の部分があります。(酸解離定数、塩基解離定数、水解離定数とかの部分)