酸とアルカリ-2|水素イオン濃度と pH の関係

前回、酸性やアルカリ性は溶液中の水素イオン H の濃度によって分けられているという話をしました。

では、酸性やアルカリ性を表わすときに使われる pH とはどんなものなのでしょうか。

結論からいうと、pH とは水素イオン濃度の対数をとってマイナスを付けたものです。

式で表わすと次のような形です。

pH = -log10(H の濃度)

 

こうすることで酸性やアルカリ性を数値で表わしやすくなります。

中性のときの H の濃度は 10-7 なので、それをこの式に代入してみましょう。

pH = -log1010-7 = -(-7) = 7

中性を pH で表わすと 7 という数値が出てきます。

このように、pH を用いると 10 の○乗と書く必要がなく、見やすい数値になります。

 

酸性の場合、H の濃度は 10-7 より大きいので、たとえば 10-4 だとすると、

pH = -log1010-4 = -(-4) = 4

同じようにアルカリ性の場合、H の濃度は 10-7 より小さいので、たとえば 10-10 だとすると、

pH = -log1010-10 = -(-10) = 10

 

pH で表わした場合、次のような場合分けができます。

pH < 7 酸性
pH = 7 中性
pH > 7 アルカリ性

10 の○乗で表わすより直感的で、よっぽどわかりやすいです。

ただし内容をわかっておくことはとても大事なので、pH の p は -log、H は H の濃度を表わすものとして覚えておきましょう。

 

以下、ちょっとした応用編です。

前回、水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度の掛け算が 10-14 だと紹介しました。

(H の濃度)×(OH の濃度)= 10-14

この両辺に対数とマイナスを付けてみましょう。

-log10[(H の濃度)×(OH の濃度)]= -log1010-14

左辺は対数の足し算に、右辺は 14 になるので、式を整理します。

-log10(H の濃度)-log10(OH の濃度)= 14

pH - log10(OH の濃度)= 14

pH = 14 + log10(OH の濃度)

 

この関係を使うと、たとえば OH の濃度が 10-3 のときの pH をさっと計算することができます。

pH = 14 + log1010-3 = 14 - 3 = 11

どうでしょう、わりと簡単だと思いませんか?

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