塩を水に入れると、水と反応して H3O+ または OH– を生成することがよくあります。これを加水分解反応といいます。イオンが塩基または酸として作用する強さに基づいて、さまざまな pH レベルを生成します。水と塩の反応が起こるとき、塩の構造が異なるため、多くの可能性があります。この塩は、強酸と弱塩基、または強塩基と弱酸から作ることができます。反応物は水と塩の混合物で構成され、生成物は塩基 (反応側の酸から) または結合酸 (反応側の塩基から) で構成されます。
pH 水溶液に関するこれらの注意事項は、pH 水溶液の意味、強酸と弱塩基の組み合わせの例、および塩の水溶液をカバーしています。
ph 水溶液の意味
水溶液の pH は、水溶液中の水素イオンの濃度に基づいて酸性またはアルカリ性を測定します。通常、水中の pH スケールは 0 から 14 の範囲です。 pH 7 未満の水溶液は酸性に分類され、pH 7 を超える水溶液は塩基性と見なされます。酸性溶液はヒドロニウム濃度が高く、水酸化物濃度が低い。一方、塩基性溶液は水酸化物濃度が高く、ヒドロニウム濃度が低い。強力な酸は pH がマイナスになることもありますが、強塩基は pH が 14 を超えることもあります。
「水溶液」または水の中でのみ、pH が何らかの意味を持つことができます。多くの物質、特に液体には pH 値すらありません。水がなければpHはありません。たとえば、ガソリン、植物油、純アルコールには pH 値がありません。 「pH」という用語は、「力」を意味するドイツ語の「potenz」に水素の化学記号である H を組み合わせたものです。したがって、pHは「水素の力」の略です。 pH 方程式は、デンマークの科学者ソーレン ピーター ローリッツ ソーレンセンによって 1909 年に確立されました。 「国際純粋応用化学連合 IUPAC は、「標準緩衝液の電気化学測定」に依存する pH スケールを使用しています。
この pH 方程式によると、酸性または塩基性溶液の pH と水素イオンの値は次のように関連付けることができます。
pH =-log 10 [H + ]
水溶液の pH によって、酸性か塩基性かが決まります。水溶液中のヒドロニウム イオン濃度の比率を使用して、溶液の pH を決定および推定できます。
強酸と弱塩基の例
水中での完全なイオン化反応は、強酸を定義します。たとえば、HCl が水に溶解すると、イオン結合が壊れ、水素イオンと塩化物イオンが生成されます。溶液にはHCl分子は含まれていませんが、イオンが含まれています。それは強酸です。一方、弱塩基を水に混ぜると、水酸イオン、金属カチオン、および当該塩基の非イオン化分子が溶液に含まれます。
弱塩基を強酸で中和すると、弱塩基の共役酸を含む塩になります。この共役酸は、塩化アンモニウム (NH4Cl) の pH が低く、弱塩基のアンモニアと強酸の HCl を反応させて生成する塩です。
この塩溶液には、アンモニウムイオンと塩化物イオンが存在します。 HCl は非常に強い酸であるため、塩化物イオンは溶液の pH にほとんど影響を与えません。塩化物は、プロトンを実質的に受け入れない壊れやすい塩基です。さらに、共役「アンモニア酸」と「アンモニウムイオン」が水と反応し、「ヒドロニウムイオン」濃度を上昇させます。
塩の水溶液
pH レベルは 7 で一定に保つ必要があります。この陽イオンは H+ に影響を与えず、陰イオンは水を通して H+ を吸収しないため、「ハロゲン化物とアルカリ金属」が溶解して H+ に影響を与えます。この結果、NaClは中性塩になります。ハロゲン化物とアルカリ金属を含む塩は観測イオンに分解します。
塩は、他のものと同じように弱塩基と弱酸の加水分解から形成され、より複雑で、Ka と Kb (それぞれ酸と塩基の解離定数) を説明する必要があります。酸がより強力な場合、溶液が酸性か塩基性かが決まります。陽イオンは酸として作用し、陰イオンは塩基として作用し、どちらのイオンがより速く水と反応するかに応じて、ヒドロニウム イオンまたは水酸化物イオンを生成します。
結論
ヒドロニウムイオンの濃度は、水溶液の酸に独自の性質を与えます。ヒドロニウムイオンと水酸化物イオンが反応して水を生成すると、中和が起こります。酸と塩基の水溶液が混ざると起こります。中和プロセス中に生成される一部の塩は、結果として得られる溶液を酸性または第一級にする可能性があります。水和金属イオンまたは塩を含む溶液の pH は、溶液中に存在するイオンの加水分解の程度によって決まります。
