イントロ
pHは濃度を対数で縮めた目盛
1違うとH⁺濃度は10倍違う
pHは水素イオン濃度[H⁺]を常用対数で表した尺度です。25 ℃の水溶液ではpH 7を中性の基準とします。
1 / 11 ブロック9%
上下にスクロールするかキーボードの上下キーを使うと、次の学習カードへ進めます。
定義
pH
- 教科書では
- 水素イオン濃度[H⁺]をmol/Lで表し、その常用対数の符号を変えた値です。
- 言いかえると
- [H⁺]=1.0×10⁻³ mol/LならpH 3です。[H⁺]が10倍になるとpHは1小さくなります。小さいpHほどH⁺濃度が大きい点に注意します。25 ℃では水の電離により[H⁺]と[OH⁻]がともに1.0×10⁻⁷ mol/Lのとき中性で、pH 7です。
公式
pHと25 ℃の水
濃度の単位と温度条件を添えます。
pHの定義
pH = −log₁₀[H⁺]
[H⁺]はmol/Lで表した水素イオン濃度です。
- [H⁺]水素イオン濃度（mol/L）
使うときのコツ
[H⁺]=10⁻ᵃならpH=aです。
25 ℃の水の関係
[H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴ (molL)²
25 ℃の希薄な水溶液について触れる関係です。中性では両者が等しくpH 7です。
- [OH⁻]水酸化物イオン濃度（mol/L）
使うときのコツ
温度条件なしに中性pH 7を普遍化しません。
解くコツ
温度→[H⁺]の単位→10の指数→pHの順に読みます。pHが小さいほど[H⁺]が大きいという逆向きを最後に確認します。
手順
pHを求める手順
- 1
水溶液の温度条件と[H⁺]の単位mol/Lを確認する
- 2
[H⁺]をa×10の整数乗の形に整える
- 3
pH=-log₁₀[H⁺]へ代入する
- 4
25 ℃ならpH 7との大小で液性を判断し、濃度との逆向きを確認する
比較
| 25 ℃での例 | [H⁺] | pH |
|---|---|---|
| 酸性 | 1.0 × 10⁻³ mol/L | 3 |
| 酸性 | 1.0 × 10⁻⁵ mol/L | 5 |
| 中性 | 1.0 × 10⁻⁷ mol/L | 7 |
| 塩基性 | 1.0 × 10⁻⁹ mol/L | 9 |
25 ℃での例酸性
- [H⁺]
- 1.0 × 10⁻³ mol/L
- pH
- 3
25 ℃での例酸性
- [H⁺]
- 1.0 × 10⁻⁵ mol/L
- pH
- 5
25 ℃での例中性
- [H⁺]
- 1.0 × 10⁻⁷ mol/L
- pH
- 7
25 ℃での例塩基性
- [H⁺]
- 1.0 × 10⁻⁹ mol/L
- pH
- 9
pHが2増えると[H⁺]は100分の1になります。目盛は等間隔でも濃度差は等差ではありません。
例
- 場面
- 25 ℃で[H⁺]=2.0×10⁻³ mol/Lの水溶液のpHを求める。log₁₀2.0=0.301とする。
- 順に考えると
- pH=-log₁₀(2.0×10⁻³)=-0.301+3=2.699です。与えられた有効数字に合わせてpH 2.70とします。1.0×10⁻³ mol/LならpH 3なので、H⁺が2倍多いこの溶液のpHが3より小さいことも整合します。
- ここが結論
- pHは2.70で、25 ℃では酸性です。対数値だけでなく濃度との大小関係も検算しました。
注意
pHの大小とH⁺濃度の大小は逆
確認
確認テスト
Q1
25 ℃で[H⁺]=1.0×10⁻⁴ mol/Lの水溶液のpHと液性はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
pH=-log₁₀[H⁺]で、[H⁺]の単位はmol/L
- 2
[H⁺]が10倍になるとpHは1小さくなる
- 3
中性pH 7は25 ℃の水溶液という条件付き
- 4
弱酸・弱塩基は濃度をそのまま[H⁺]や[OH⁻]にせず平衡計算へ越境しない