優勢度図

優勢図は、複数の酸塩基平衡が存在する溶液中で、ある化学種が最も高い濃度となる濃度とpHの条件を示すことを意図している。^{[ 1 ]}優勢図上の線は、隣接する化学種の濃度が同じである場所を示している。このような線の両側では、一方の化学種または他方の化学種が優勢であり、他方の化学種に比べて濃度が高い。

優勢図を示すために、クロム酸塩の図の一部を右に示します。pCr はクロム濃度の負の対数、pH は水素イオン濃度の負の対数を表します。2 つの独立した平衡があり、平衡定数は次のように定義されます。

3つ目の平衡定数は、K ₁とK _Dから導き出すことができます。

H ₂ CrO ₄およびHCr ₂ O − 7種は非常に低い pH でのみ生成されるため、この図には表示されません。 log K ₁および log K _Dの公表値は、それぞれ 5.89 および 2.05 です。^{[ 2 ]}これらの値と等価条件を使用して、平衡式により、さまざまな pH 値に対して、クロム酸塩CrO 2− 4、水素クロム酸塩HCrO − 4、および二クロム酸塩Cr ₂ O 2− 7の 3 つの種の濃度を計算できます。クロム濃度は、クロム含有量で表した種の濃度の合計として計算されます。

${\displaystyle [{\ce {Cr}}]=[{\ce {CrO4^2-}}]+[{\ce {HCrO4^-}}]+2[{\ce {Cr2O7^2-}}];\qquad p{\ce {Cr}}=-\log _{10}{\ce {[Cr]}}}$

3つの種はすべて、pH = p K _{1において}1 / K _Dに等しい濃度を持ち、 [Cr] = 4 / K D となる。[ 3 _]この図^の3本の線はその点で交わる。

グリーンライン

クロム酸塩とクロム酸水素酸塩の濃度は等しい。式1で [ CrO 2− 4 ] を [ HCrO − 4 ] と等しいとすると、[ H ⁺ ] = 1 / K ₁、つまり pH = log K _1となる。この関係はpCr に依存しないため、優勢図に垂直線を引く必要がある。

レッドライン

クロム酸水素と二クロム酸の濃度は等しい。式2で [ HCrO − 4 ]を[ Cr ₂ O 2− 7 ] と等しいとすると、[ HCrO − 4 ] = 1 / K _Dとなる。式1から、[ CrO 2− 4 ] = 1 / K ₁ K _D [ H ⁺ ]となる。

ブルーライン

クロム酸塩と二クロム酸塩の濃度は等しい。式3で [ CrO 2− 4 ] を [ Cr ₂ O 2− 7 ] と等しいとすると、 [ CrO 2− 4 ] = 1 / β ₂ [ H ⁺ ] ²となる。

優勢度図は次のように解釈されます。緑色と青色の線の右側の領域では、クロム酸イオンが優勢な種です。pHが約6.75を超えると、常にクロム酸イオンが優勢になります。pHが5.89未満（pH < p K ₁）の場合、希薄溶液ではクロム酸水素イオンが優勢ですが、濃度が高い溶液では二クロム酸イオンが優勢になります。

優勢図は、例えばバナジン酸塩^{[ 4 ]} 、モリブデン酸塩^{[ 1 ]}、タングステン酸塩^{[ 1 ]}のように、多くの高分子種が形成される場合、非常に複雑になることがあります。もう1つの複雑な点は、多くの高分子が非常にゆっくりと形成されるため、数ヶ月経っても平衡に達しない可能性があり、平衡定数と優勢図に誤差が生じる可能性があることです。