７−４ 水の電離、水素イオン濃度、ＰＨ
７−４−１定義
水は極僅かですが、次のように電離しています。
H2O + H2O →← H3O+ + OH- →← は反応が両方に進むことを表している。
略記 H2O →← H+ + OH- （普通はこの形式で考える）
水素イオン濃度 １リットル中の水素イオンのモル数 ［H+ ］
水酸化物イオン濃度 １リットル中の水酸化物イオンのモル数 ［OH- ］
注意 括弧は（ ）と書かないように
７−４−２ 水のイオン積
２５℃で純水・酸の溶液・塩基の溶液の水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度の間には次の関係がある。
純水のとき ［H+ ］＝［OH- ］＝10-7 (mol/l)
酸の溶液のとき ［H+ ］＞［OH- ］
塩基の溶液のとき ［H+ ］＜［OH- ］
［H+ ］×［OH- ］＝ 10-14 (mol/l)2
この公式から次のような表ができる。
溶液が酸性のとき
［H+ ］ 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7
［OH- ］ 10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7
溶液が塩基性のとき
［H+ ］ 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
［OH- ］ 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
注意 指数が負数のときの解釈を、よく理解する必要がある。
水溶液が ［H+ ］＝［OH- ］＝10-7 の状態になったときを中性という。
７−４−３ ＰＨ
水素イオン濃度の指数の絶対値を ＰＨ ピーエイチ（専門家はペーハー）という。 ［H+ ］＝10-PH
具体的説明１
溶液が酸性のとき
［H+ ］ 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7
PH 0 1 2 3 4 5 6 7
溶液が塩基性のとき
［H+ ］ 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
PH 7 8 9 10 11 12 13 14
具体的説明２
ＰＨの値が７より小さいときは酸性溶液。
ＰＨの値が７になったときは中性。
ＰＨの値が７より大きいときは塩基性溶液。
具体的説明３
ＰＨの値が１大きくなると［H+ ］の値は1／10倍になり、［OH- ］の値は10倍になる。
具体的説明４
酸性溶液を純水で体積を10倍に薄めると、ＰＨの値は１大きくなる。
塩基性溶液を純水で体積を10倍に薄めると、ＰＨの値は１小さくなる。
注意 ＰＨの値が７に近いときは、この説明は成り立たない。
ＰＨ＝５の溶液の体積を純水で体積を100倍に薄めると、ＰＨの値は６〜７の間になる。なぜなら純粋の水のＰＨ＝７の水で薄めるのだから、７をこえて８になるようなことはない。
７−４−４ 日常生活とＰＨ
身の回りにある主なもののＰＨは次の通りである。
人体関係 胃液 1.0 人の血液 7.35 唾液 6.8
食品関係 食酢 3.1-3.5 酒 4.1-4.2 しょうゆ 4.7-4.8 牛乳 6.6-7.6
果物関係 レモン 2.3 オレンジ 3.5 リンゴ 3.7 トマト 4.2 バナナ 4.6
美味しい酸味は ４−５