化学では、pH は水溶液の酸性度または塩基性度 (アルカリ度) を表す数値です。通常、pH スケールは 0 から 14 までです。pH 値 7 は中性です。これが純水のpHです。値が 7 未満は酸性、7 より大きい値は塩基性です。ここでは、pH の計算方法について簡単に説明します。 pH を求める式と、その使用方法を示す例が含まれています。
pH計算式
pH を計算する式は次のとおりです。
pH =-log[H]
角括弧 [] はモル濃度、M を示します。モル濃度は、溶液 1 リットルあたりのモル数の単位で与えられます。化学の問題では、他の単元で集中力が与えられる場合があります。 pH を計算するには、まず濃度をモル濃度に変換します。関数電卓で計算を実行する最も簡単な方法は、水素イオン濃度を入力し、ログ キーを押すことです (しない 自然対数である ln キー) を入力し、その値の負の値を取ります。負の pH も可能ですが、ほとんどの場合、答えは正の数になります。
簡単な pH 計算の例
水素イオン濃度が与えられたときの pH の計算方法を示す簡単な問題例を次に示します。
例 1
与えられた pH [H] =1.4 x 10 M
を計算します。答え:
pH =-log10 [H]
pH =-log10 (1.4×10)
pH =4.85
例 2
H 濃度が 0.0001 モル/リットルの場合の pH を求めてください。
ここでは、科学表記法を使用して濃度を 1.0 x 10 M に書き直すと役立ちます。これにより、式が作成されます:pH =-(-4) =4. または、電卓を使用してログを取得することもできます。これにより以下が得られます:
答え:
pH =– ログ (0.0001) =4
強酸の pH を計算する
水素イオン濃度が分からない場合もあるので、反応物や生成物の化学反応や濃度から計算する必要があります。強酸がある場合、強酸は完全にイオンに解離するため、これは簡単です。つまり、水素イオン濃度は酸濃度と同じです。
例
塩酸 HCl の 0.03 M 溶液の pH を求めてください。
答え:
塩酸は強酸なので、
[H]=0.03 M
pH =– ログ (0.03)
pH =1.5
塩基、弱酸、弱塩基の場合、計算は少し複雑になります。ここでは、pOH、pK
[Hを探す] ] pHから
pH 方程式を並べ替えて、pH から水素イオン濃度 [H] を求めることができます:
pH =-log10 [H]
[H] =10
例
既知の pH から [H] を計算します。 pH =8.5 の場合、[H] を見つけます
答え:
[H] =10
[H] =10
[H] =3.2 x 10 M
pH と Kw
pH は「水素の力」の略で、酸の強さは、水溶液 (水ベース) で放出される水素イオン (H) の量に依存するためです。ある意味では、水は解離して水素イオンと水酸化物イオンを生成するため、酸と塩基の両方として機能します。
H2 O ↔ H + OH
K
K
純水の場合：
[H] =[ああ] =1×10
したがって、 K
- 酸性溶液:[H]> 1×10
- 基本的な解決策:[H] <1×10
自分の仕事をチェック
pH を計算する際の一般的な落とし穴を回避:
- 正しい有効数字を使用してください。化学では、間違った桁数を使用すると、問題を正しく設定したとしても、不正解としてカウントされる場合があります。
- 0 から 14 の間の答えを期待してください。0 よりわずかに小さく、14 よりも大きい値が発生する可能性がありますが、たとえば、-23 または 150 の pH が表示されることはありません。
- 答えが理にかなっているのか考えてみてください。酸の値は 7 未満、塩基の pH は 7 を超える必要があります。
参考文献
- コヴィントン、A.K.;ベイツ、RG。ダースト、R. A. (1985)。 「pH スケールの定義、標準参照値、pH の測定、および関連用語」。 Pure Appl.化学 . 57 (3):531–542. doi:10.1351/pac198557030531
- International Union of Pure and Applied Chemistry (1993)。 物理化学における量、単位、記号 (第 2 版) オックスフォード:ブラックウェル科学。 ISBN 0-632-03583-8。
- Mendham, J.;デニー、RC。バーンズ、JD。 Thomas、M. J. K. (2000)。 フォーゲルの定量的化学分析 （第6版）。ニューヨーク：プレンティス・ホール。 ISBN 0-582-22628-7.
