米チャート

ICE表、RICEボックス、またはRICEチャートは、平衡反応における濃度の変化を追跡するための表形式のシステムです。これには、蒸発、pH、および溶媒和が含まれます。ICEは、初期、変化、平衡の略です。化学では、反応物の物質量の変化を追跡し、解決したい条件のセットを整理するために使用されます。^{[ 1 ]}一部の資料では、RICE表（またはボックスまたはチャート）に言及しており、追加されたRは、表が参照する反応を表します。 ^{[ 2 ]}他の資料では、単に濃度表（酸塩基平衡用）と呼んでいます。^{[ 3 ]}

例

これらのプロセスを説明するために、弱酸HAを水に溶解する場合を考えてみましょう。pHはICE表を使用して計算できます。この例では、酸はそれほど弱くなく、濃度もそれほど希薄ではないと仮定し、[OH⁻]イオンの濃度は^{無視できるものとします。これは、最終的なpHが約6以下になると仮定することと同等です。詳細については}、pH計算を参照してください。

まず、平衡式を書き出す。 ${\ce {HA<=>{A^{-}}+{H+}}}$ 表の各列は、平衡状態にある3つの種に対応しています。

最初の行は反応を示しています。

2行目（Iとラベル付けされている）には初期条件が示されている。酸の公称濃度は_{Caであり、初期状態では解離していないため、}^A−とH ⁺の濃度はゼロである。

3行目のCは、反応中に起こる変化を示しています。酸が解離すると、その濃度は一定量だけ変化します。 $-x$ ⁠^{、A −}と H⁺の濃度は両方とも一定量だけ変化する。 $+x$ これは、質量バランス（各原子／分子の総数は一定でなければならない）と電荷バランス（反応前後の電荷の合計はゼロでなければならない）を考慮すると当然のことです

「 x 」の前の係数は、反応物と生成物のモル比に対応しています。例えば、反応式で生成物に2つのH ⁺イオンが含まれている場合、そのセルの「変化」は「2 x」となります。

Eとラベル付けされた4行目は、最初の2行の合計であり、平衡状態における各物質の最終濃度を示している。

表から、平衡状態では [H ⁺ ] = xであることがわかる。

xを求めるには、酸解離定数（すなわち、酸塩基解離の平衡定数）を指定する必要があります。

$K_{\text{a}}={\frac {{\ce {[H^+][A^-]}}}{{\ce {[HA]}}}$

濃度をICE表の最終行の値に置き換えてください。

$K_{\text{a}}={\frac {x^{2}}{C_{a}-x}}$

$x^{2}+K_{\text{a}}x-K_{\text{a}}C_{a}=0$

C _aとK _aの特定の値を使用すると、この二次方程式をxについて解くことができます。^{[ a ]}を pH = −log ₁₀ [H ^{+ ] と仮定すると、pH は pH = −log}₁₀xとして計算できます。

解離度が非常に小さい場合、C _a ≫ xとなり、式は次のように簡略化されます。 $K_{\text{a}}={\frac {x^{2}}{C_{a}}}$ また、pH = 1 / 2 (p K _a − log C _{a ) と}なります。この近似式は、p K _{a の}値が約 2 より大きい場合、および濃度が十分に高い場合に有効です。

溶媒和に関するRICE表

RICE表は溶解度平衡を求めたり、反応のモル溶解度を求めたりするためにも使用できます。 ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}

例えば、反応 ${\ce {PbCl2{}_{(s)}<-> Pb^2+{}_{(aq)}+2Cl^- {}_{(aq)}}}$ が与えられています。さらに、K _sp（溶解度積定数） = $1.7×10⁻⁵$ 。

塩化鉛(II)は固体であるため、その反応速度は濃度に依存しません。むしろ、固体の表面積のみに依存します。表面積は平衡位置に関係がないため無視されます。^{[ 5 ]}計算はモル溶解度に基づいているため、反応は反応物(I行目)のみから始まると仮定します。C行目を求めるには、xがモル溶解度であることを確認します。これは、「例」のセクションで述べたように、両辺に追加または削除されるモル数です。鉛(II)イオンの場合、使用される生成物1モルごとに1モルが追加されます。塩化物イオンの場合、使用される生成物1モルごとに2モルが追加されます。E行目は単純にI + Cです。

x の実際の値を求めるには、溶解度積定数の式を使用できます。この式は、生成物のモル濃度（または気体の場合は分圧）を反応物のモル濃度（または分圧）で割ったものです。^{[ 4 ]}

$k_{sp}={\frac {[Pb^{2+}]\times [Cl^{-}]^{2}}{[PbCl_{2}]}}$

次のステップは、RICE表のE行の変数と、与えられた溶解度積定数を代入することです。

$1.7\times 10^{-5}={\frac {[x]\times [2x]^{2}}{[1]}}$

溶解度方程式の反応物は固体であるため、除数は1に設定されます（上記参照）。次に、xについて解くことができます。

$1.7 × 10⁻⁵ = 4x³$

$4.25×10⁻⁶=x³$

$x\approx 0.016$

反応のモル溶解度は0.016（有効数字）です。

解説脚注

↑_{厳密に言えば、pHは−log 10} {H⁺ }に等しく、{H⁺ }は水素イオンの活量です。希薄溶液では、濃度はほぼ活量に等しくなります。

参考文献

1 2 Petrucci, Ralph H.; Harwood, William S.; Herring, F. Geoffrey (2002).一般化学（第8 版）. Prentice Hall. pp. 648–653 . ISBN 0-13-014329-4反応物と生成物の濃度変化を追跡するための表形式のシステムを紹介します。これは、ICE表と呼ばれることもあります。
↑ 「RICE表（ICE表）と平衡定数の計算チュートリアル」。AUS -e-TUTE ：化学の教育と学習リソース。AUS-e-tute（オーストラリア）。 2021年4月9日取得。RICE表は、ICE表、ICEボックス、RICEボックス、ICEチャート、またはRICEチャートとも呼ばれます。
↑エビング、ダレル；ギャモン、スティーブン（2016）。一般化学（第11版）。センゲージラーニング。569 ～ 601ページ。ISBN 978-1305580343。
1 2 Tro, Nivaldo J. (2020). Chemistry: a molecular approach (Fifth ed.). Hoboken, NJ: Pearson. ISBN 978-0-13-487437-1。
↑ Zumdahl, Steven S.; Zumdahl, Susan A.; DeCoste, Donald J. (2017). Chemistry (第10版). ボストン、マサチューセッツ州: Cengage. ISBN 978-1-305-95740-4。

外部リンク

化学ポータル

[4] _{厳密に言えば、pHは−log 10} {H⁺ }に等しく、{H⁺ }は水素イオンの活量です。希薄溶液では、濃度はほぼ活量に等しくなります。

[:0-1] 1 2 Petrucci, Ralph H.; Harwood, William S.; Herring, F. Geoffrey (2002).一般化学（第8 版）. Prentice Hall. pp. 648–653 . ISBN 0-13-014329-4反応物と生成物の濃度変化を追跡するための表形式のシステムを紹介します。これは、ICE表と呼ばれることもあります。

[2] 「RICE表（ICE表）と平衡定数の計算チュートリアル」。AUS -e-TUTE ：化学の教育と学習リソース。AUS-e-tute（オーストラリア）。 2021年4月9日取得。RICE表は、ICE表、ICEボックス、RICEボックス、ICEチャート、またはRICEチャートとも呼ばれます。

[3] エビング、ダレル；ギャモン、スティーブン（2016）。一般化学（第11版）。センゲージラーニング。569 ～ 601ページ。ISBN 978-1305580343。

[:1-5] 1 2 Tro, Nivaldo J. (2020). Chemistry: a molecular approach (Fifth ed.). Hoboken, NJ: Pearson. ISBN 978-0-13-487437-1。

[6] Zumdahl, Steven S.; Zumdahl, Susan A.; DeCoste, Donald J. (2017). Chemistry (第10版). ボストン、マサチューセッツ州: Cengage. ISBN 978-1-305-95740-4。

[ 2 ]

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[ a ]

[ 5 ]

例

溶媒和に関するRICE表

解説脚注

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