化学で負の pH 値が可能かどうか疑問に思ったことはありますか?答えはイエスです！通常、pH スケールは 0 から 14 までですが、強酸中の水素イオンのモル濃度が 1 より大きい場合、負の pH 値を計算します。たとえば、12M HCl (塩酸) の計算された pH は次のとおりです。
pH =-log[H]
pH =-log[12]
pH =-1.08
負の pH の仕組み
もちろん、計算 負の pH は、実際に 持っている 水溶液とは異なります 負のpH。 pH 方程式は、強酸が完全に解離してそのイオンになることを前提としています。高濃度の強酸は完全に解離しないことが判明したため、高濃度の強酸は計算値よりも高い pH を持つ可能性があります。一方、水素イオン活量は、より希薄な溶液よりも濃強酸の方が高い。これは、溶液に含まれる酸の単位あたりの水が非常に少ないためです。これにより、真のpHが計算値よりも低くなる傾向があります。重要なのは、不完全な解離と水素イオン活性の増加のどちらがより大きな影響を与えるかを把握することです。水素イオンの活動が勝った場合、酸は負の pH を持つ可能性があります。
12M の強酸の pH は、pH 方程式を使用すると負になります。酸の解離とその水素イオン活性によって、真の pH が負かどうかが決まります。 pH 0 の可能性もあります。強塩基の場合、pH 14 を超える可能性があります。
負のpHを測定する方法
負の pH 値の実験的検証は少し複雑であることがわかりました。負の値で色が変わる特別なリトマス紙や pH 紙はありません。ガラス製 pH メーターは、極度の酸性条件下では正確な pH 測定値を提供しません。ガラスメーターは、標準的な補正を使用して修正できない「酸エラー」と呼ばれる高い読み取り値を示します.負の pH の実際の状況では、特別な補正係数がガラス電極測定に適用されます。ピッツァー アプローチとマッキネス仮定は、測定値をスケーリングするために使用される 2 つの方法の名前です。負の pH を検出する場所の 1 つは、金属硫化物採掘作業の水です。
参考文献
- ベイツ、ロジャー G. (1973)。 pH の測定:理論と実践 .ワイリー。
- リム、キーラン F. (2006). 「負のpHは存在します」. Journal of Chemical Education . 83 (10):1465. doi:10.1021/ed083p1465
- ノードストローム、D. カーク。 Alpers、Charles N. (1999 年 3 月)。 「負のpH、風解鉱物学、およびカリフォルニア州アイアンマウンテンスーパーファンドサイトでの環境回復への影響」。 アメリカ合衆国国立科学アカデミーの議事録 . 96 (7):3455–62。 doi:10.1073/pnas.96.7.3455
