水素イオンの濃度とｐHの求め方
イオン積と中性
水は次のようにイオンを発生しています。
Ｈ₂Ｏ↔︎Ｈ⁺＋ＯＨ⁻
※「↔︎」は右と左の状態を行ったり来たりしているという意味で、この反応を
可逆反応と言いますy。
水の中では
水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度の積は一定の値をとることがわかっています。これを水の
イオン積といいます。
特に25℃の環境下では水素イオンの濃度と水酸化物イオンの濃度はそれぞれ
１．０×１０⁻⁷ ｍｏｌ/ｌ
であり
水素イオン濃度×水酸化物イオン濃度＝１．０×１０⁻¹⁴ ｍｏｌ/ｌ
となります。
この状態が
中性と呼ばれる状態です。
酸性・塩基性の正体
酸を水に溶かすと水素イオンの濃度が増加し、水溶液は酸性になります。
塩基を水に溶かすと水酸化物イオンの濃度が増加し、水溶液は塩基性になります。
ここでも
水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度の積は一定です。
つまり
水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度は反比例であることが言えますね。
これまで酸性は水素イオンで、塩基性は水酸化物イオンでみてきましたが、
水素イオンの濃度だけで酸性なのか塩基性なのかを見分けることができるようになります。
以上をまとめると、
酸性とは水素イオン濃度が
１．０×１０⁻⁷ ｍｏｌ/ｌより大きい状態
中性とは水素イオン濃度が
１．０×１０⁻⁷ ｍｏｌ/ｌのときの状態
塩基性とは水素イオン濃度が
１．０×１０⁻⁷ ｍｏｌ/ｌより小さい状態
pHの求め方その１
ちなみに中学校のときに濃度を表す単位で、「pH」(ペーハー)を習ったと思いますが、このpHはここで登場してきます。
１．０×１０⁻⁷ ｍｏｌ/ｌといわれても、単位が小さすぎていまいちピンとこないということで
ｐＨ＝－ｌｏｇ₁₀［Ｈ⁺］
という単位を作りました。これを用いると
１．０×１０⁻⁷ ｍｏｌ/ｌは、
ｐＨ＝７
となります。つまりまとめると
中学校のときに習った数値と一致しますね！
pHの求め方その２
もう１つ、pHの求め方があります。それが下記のものです。
水素イオン濃度[Ｈ⁺]＝酸の価数×酸のモル濃度×酸の電離度
水酸化物イオン濃度[ＯＨ⁻]＝塩基の価数×塩基のモル濃度×塩基の電離度
この式を使えば水素イオン濃度や水酸化物イオン濃度がわかります。
水素イオン濃度は必ず
１．０×１０ⁿという数値になり、
このnの値がpHになります。
問題で与えられた数値によってこの２つの方法を使い分けるのが大切です。
