- 耳たこ化学基礎「水素イオン指数（pH）」の暗記ページです。
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水素イオン濃度
耳たこ音読｜水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度
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ナレーション 音読さん
酸性の水溶液中の水素イオンのモル濃度を用語記号といい、水溶液の用語×濃度×用語で求める。また、塩基性の水溶液中の水酸化物イオンのモル濃度を用語記号といい、水溶液の用語×濃度×用語で求める。ただし、用語や用語の電離度は1として計算する。
水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度
水溶液中の水素イオンのモル濃度を用語といい、記号で表す。
強酸の電離度は \(1\) として計算する。
■ 水酸化物イオン濃度
水溶液中の水酸化物イオンのモル濃度を用語といい、記号で表す。
強塩基の電離度は \(1\) として計算する。
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次の水溶液の水素イオン濃度[H⁺]を求めよ。
\({\small (1)}\) \(0.1~[~{\rm mol/L}~]\) の塩酸
\({\small (2)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) の硝酸
\({\small (3)}\) \(0.05~[~{\rm mol/L}~]\) の硫酸
\({\small (4)}\) \(0.02~[~{\rm mol/L}~]\) の酢酸(電離度 \(0.05\))
次の水溶液の水酸化物イオン濃度[OH⁻]を求めよ。
\({\small (5)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) の水酸化ナトリウム水溶液
\({\small (6)}\) \(0.05~[~{\rm mol/L}~]\) の水酸化カルシウム水溶液
\({\small (7)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) のアンモニア水(電離度 \(0.01\))
\({\small (1)}\) \(0.1~[~{\rm mol/L}~]\) の塩酸
塩酸HClは1価の強酸であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.1{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.1
\end{split}\)
したがって、[H⁺]\(\,=0.1\)
\({\small (2)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) の硝酸
硝酸HNO₃は1価の強酸であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.01{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.01
\end{split}\)
したがって、[H⁺]\(\,=0.01\)
\({\small (3)}\) \(0.05~[~{\rm mol/L}~]\) の硫酸
硫酸H₂SO₄は2価の強酸であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&2{\, \small \times \,}0.05{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.1
\end{split}\)
したがって、[H⁺]\(\,=0.1\)
\({\small (4)}\) \(0.02~[~{\rm mol/L}~]\) の酢酸(電離度 \(0.05\))
酢酸CH₃COOHは1価の弱酸であるので、電離度が \(0.05\) より、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.02{\, \small \times \,}0.05
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,2\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,5\,}{\,100\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,10\,}{\,100{\, \small \times \,}100\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,1000\,}
\\[3pt]~~=~&0.001
\end{split}\)
したがって、[H⁺]\(\,=0.001\)
\({\small (5)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) の水酸化ナトリウム水溶液
水酸化ナトリウムNaOHは1価の強塩基であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.01{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.01
\end{split}\)
したがって、[OH⁻]\(\,=0.01\)
\({\small (6)}\) \(0.05~[~{\rm mol/L}~]\) の水酸化カルシウム水溶液
水酸化カルシウムCa(OH)₂は2価の強塩基であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&2{\, \small \times \,}0.05{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.1
\end{split}\)
したがって、[OH⁻]\(\,=0.1\)
\({\small (7)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) のアンモニア水(電離度 \(0.01\))
アンモニアNH₃は1価の弱塩基であるので、電離度が \(0.01\) より、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.01{\, \small \times \,}0.01
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,10000\,}
\\[3pt]~~=~&0.0001
\end{split}\)
したがって、[OH⁻]\(\,=0.0001\)
水素イオン指数pH
耳たこ音読｜水素イオン指数pH
音声を再生して要点を音読しよう。耳たこになるまで、くり返し聞いて声に出すのが効果的！
ナレーション 音読さん
水素イオン濃度の大小を示し、酸性・塩基性の強弱を表す数値を水素イオン指数用語という。水素イオン濃度[H⁺]が1.0×10⁻ⁿmol/Lのとき、値となる。
pH<7のとき、液性は液性で、0に近いほど酸性が強い。pH=7のとき、液性は液性である。pH>7のとき、液性は液性で、14に近いほど塩基性が強い。
酸性の水溶液を10ᵃ倍に薄めると、pHが値だけ大きくなるが、中性の値より大きくならない。
水素イオン指数pHの計算
液性の強弱を表す数値を水素イオン指数用語という。
水素イオン指数 \({\rm pH}=n\) となる
\({\rm pH}\lt 7\) のとき、液性は液性で、
\(0\) に近いほど酸性が強弱。
\({\rm pH}\lt 7\) のとき、液性は液性。
\({\rm pH}\gt 7\) のとき、液性は液性で、
\(14\) に近いほど塩基性が強弱。
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次の水溶液の水素イオン指数pHを求めよ。
\({\small (1)}\) \(0.1~[~{\rm mol/L}~]\) の塩酸
\({\small (2)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) の硝酸
\({\small (3)}\) \(0.05~[~{\rm mol/L}~]\) の硫酸
\({\small (4)}\) \(0.02~[~{\rm mol/L}~]\) の酢酸(電離度 \(0.05\))
\({\small (1)}\) \(0.1~[~{\rm mol/L}~]\) の塩酸
塩酸HClは1価の強酸であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.1{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.1
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,10\,}
\\[5pt]~~=~&1.0{\, \small \times \,}10^{-1}
\end{split}\)
したがって、\({\rm pH}=1\)
\({\small (2)}\) \(0.01~[~{\rm mol/L}~]\) の硝酸
硝酸HNO₃は1価の強酸であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.01{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.01
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,10^2\,}
\\[5pt]~~=~&1.0{\, \small \times \,}10^{-2}
\end{split}\)
したがって、\({\rm pH}=2\)
\({\small (3)}\) \(0.05~[~{\rm mol/L}~]\) の硫酸
硫酸H₂SO₄は2価の強酸であるので、電離度を \(1\) として、
\(\begin{split}&2{\, \small \times \,}0.05{\, \small \times \,}1
\\[3pt]~~=~&0.1
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,10\,}
\\[5pt]~~=~&1.0{\, \small \times \,}10^{-1}
\end{split}\)
したがって、\({\rm pH}=1\)
\({\small (4)}\) \(0.02~[~{\rm mol/L}~]\) の酢酸(電離度 \(0.05\))
酢酸CH₃COOHは1価の弱酸であるので、電離度が \(0.05\) より、
\(\begin{split}&1{\, \small \times \,}0.02{\, \small \times \,}0.05
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,2\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,5\,}{\,100\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,10\,}{\,100{\, \small \times \,}100\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,1000\,}
\\[3pt]~~=~&0.001
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,1000\,}
\\[5pt]~~=~&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,10^3\,}
\\[5pt]~~=~&1.0{\, \small \times \,}10^{-3}
\end{split}\)
したがって、\({\rm pH}=3\)
水溶液を薄めたときのpH
酸性の水溶液を \(10\) 倍に薄めたとき、水素イオン濃度[H⁺]が \(\displaystyle \frac{\,1\,}{\,10\,}=10^{-1}\) 倍になるので、
水素イオン指数 \({\rm pH}\) が数大きくなる。
同様に、酸性の水溶液を
\(100=10^2\) 倍すると \({\rm pH}\) が数大きくなる
\(1000=10^3\) 倍すると \({\rm pH}\) が数大きくなる
ただし、\({\rm pH}=7\) は液性で、これ以上は大きくならない。
※ 塩基性の水溶液では、\(10^a\) 倍に薄めると、
水素イオン指数 \({\rm pH}\) が \(a\) 小さくなる。
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次の水溶液の \({\rm pH}\) を求めよ。
\({\small (1)}~\)\({\rm pH}=1\) の酸性の水溶液を \(10\) 倍に薄めた水溶液。
\({\small (2)}~\)\({\rm pH}=2\) の酸性の水溶液を \(100\) 倍に薄めた水溶液。
\({\small (3)}~\)\({\rm pH}=5\) の酸性の水溶液を \(1000\) 倍に薄めた水溶液。
\({\small (4)}~\)\({\rm pH}=10\) の塩基性の水溶液を \(100\) 倍に薄めた水溶液。
\({\small (1)}~\)\({\rm pH}=1\) の酸性の水溶液を \(10\) 倍に薄めた水溶液。
\(10=10^1\) 倍に薄めているので、
\({\rm pH}\) が \(1\) 大きくなる
したがって、\({\rm pH}=2\)
\({\small (2)}~\)\({\rm pH}=2\) の酸性の水溶液を \(100\) 倍に薄めた水溶液。
\(100=10^2\) 倍に薄めているので、
\({\rm pH}\) が \(2\) 大きくなる
したがって、\({\rm pH}=4\)
\({\small (3)}~\)\({\rm pH}=5\) の酸性の水溶液を \(1000\) 倍に薄めた水溶液。
\(1000=10^3\) 倍に薄めているので、
\({\rm pH}\) が \(3\) 大きくなる
しかし、\({\rm pH}=7\) 以上は大きくならない
したがって、\({\rm pH}=7\)
\({\small (4)}~\)\({\rm pH}=10\) の塩基性の水溶液を \(100\) 倍に薄めた水溶液。
\(100=10^2\) 倍に薄めているので、
\({\rm pH}\) が \(2\) 小さくなる
※ 塩基性の水溶液は薄めると、\({\rm pH}\) が小さくなる
したがって、\({\rm pH}=8\)
