pHについて -酸性・中性・アルカリ性-

 pH ピーエイチについて。
 ずっとペーハーと読んでいる。手持ちの化学辞典にはピーエッチとある。

 pH、それは水素イオン指数。
 水素がHなのでpH。power of Hydrogen。

 pHの値が7だと中性 pH=7。
 7より小さいと酸性 pH<7。
 7より大きいとアルカリ性(塩基性) pH>7。
 塩基性を示す物質のうち水溶性のものがアルカリ。

 青色のリトマス[試験]紙が赤色に変わると酸性。
 赤色のリトマス紙が青色に変わるとアルカリ性。

 酸性・アルカリ性に応じて変色するpH指示薬は、
 メチルレッド、メチルオレンジ、チモールブルー、BTB(ブロモチモールブルー)、BCG(ブロモクレゾールグリーン)、フェノールフタレインなどいろいろ種類がある。
 pHと色の対応はまちまち。

 pH試験紙もある。

ADVANTEC 東洋濾紙

 WR:WHOLE RANGE pH0~14

 6月ももう終わり。アジサイの花も疎ら。
 アジサイの場合、一般に
 酸性土壌で花(ガク)が青色、
 アルカリ性土壌で赤色(ピンク色)
と言われる。リトマス紙とは逆。

 ちなみにリトマス紙はリトマスゴケ(リトマス苔)に由来する。

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pH = -log10[H+]

 水素イオン指数 pH = -log10[H+] = log10(1/ [H+])

  [H+]は水素イオン濃度。
 単位は[mol/l]。mol(モル)は物質量の単位。

 pHはlog値なので対数。指数的に増減するのは水素イオン濃度  [H+]のほう。

 pH=7は、
 [H+] = 10-7
 = 1.0×10-7 [mol/l]

 pH=3は、
 [H+] = 10-3
 = 0.001 [mol/l]

 pH=2 ・・・ [H+] = 10-2 = 0.01 [mol/l]
 pH=1 ・・・ [H+] = 10-1= 0.1 [mol/l]
 pH=0 ・・・ [H+] = 10-0 = 1 [mol/l]

 pHの値が1小さくなると水素イオン濃度  [H+]が10倍。2小さくなると[H+]が100倍。
  ※ logの底が10。10の累乗
    ちなみに地震のマグニチュード Mはエネルギーのlog値。底が√1000。Mが2大きくなるとエネルギーが1000倍

 例えば、pH=2の水溶液(強酸性)を水で10倍に希釈すると[H+]が1/10でpH=3。100倍に希釈すると[H+]が1/100でpH=4。
 ただし、酸性の水溶液を水で希釈してアルカリ性に変わるわけではない。その逆も然り。

 アルカリ性の水溶液は、水酸化物イオン濃度 [OH] に着目したほうが、pH=7を境に[H+]と対称的に捉えることができる。

 水のH+とOHの電離はわずかだが、
 H2O ←→ H+ + OH
 水素イオン濃度  [H+]と水酸化物イオン濃度 [OH] の積、すなわち水のイオン積 [H+][OH]は一定の値。
 25℃(常温)の場合、[H+][OH] ≒ 10-14[mol2/l2
 [H+] = [OH] = 10-7 [mol/l]で中性。
 イオン積が10-14で一定ということは、
 [H+] = 10-3ならば、 [OH] = 10-11 ・・・ 酸性
 [H+] = 10-12ならば、 [OH] = 10-2 = 0.01 ・・・ アルカリ性
といった具合。
 [OH-] = 10-0 = 1のとき、[H+] = 10-14
 pHのとりうる値は0から14。
 
 例えば、pH=11の水溶液(強アルカリ性)を水で10倍に希釈すると[OH-]が1/10([H+]が10倍)でpH=10。100倍に希釈すると[OH]が1/100([H+]が100倍)でpH=9。

 pHの値の小さいほうから
 強酸性 - 弱酸性 - 中性 - 弱アルカリ性 - 強アルカリ性。

 強酸:塩酸 HClなど。
 弱酸:酢酸 CH3COOHなど。
 弱アルカリ(弱塩基):アンモニア NH3など。
 強アルカリ(強塩基):水酸化ナトリウム NaOHなど。
 酸、アルカリの強弱は電離度の大小。1から0。
 強酸、強アルカリの電離度は1に近い。
 弱酸、弱アルカリは水溶液中であまり電離しない。

 酸と塩基 ⇒ 塩と水。
 中和反応。
 例えば、HCl + NaOH → NaCl + H2O

 お酢(酢酸)やレモン水はpH3くらい。
 海水がpH8~pH8.5。二酸化炭素排出量増加で海洋“酸性化”というのはpH7に近づくこと。
 石鹸水はpH10前後。

 強酸性の温泉は、
 秋田 玉川温泉 pH1.2
 秋田 川原毛大湯滝 pH1.4
 など。
 ひりひり。

 強アルカリ性の温泉は、
 埼玉 都幾川温泉 pH11.3
 長野 白馬八方温泉 pH11.2
 など。
 ぬるぬる。

理数
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