水素イオン濃度の求め方を一瞬で整理!公式とPh計算の躓き克服法

水素イオン濃度の求め方を一瞬で整理!公式とPh計算の躓き克服法

水素イオン濃度の求め方を一瞬で整理!公式とPh計算の躓き克服法に関する深掘り解説を詳しく解説いたします。

水素イオン濃度 $[H^+]$ を求めた後に待っているのが、pH 計算 求め方です。pH(水素イオン指数)は、極めて広範囲にわたるイオン濃度を扱いやすい数値(0〜14程度)で表現するための尺度であり、以下の対数定義式に基づきます。

$$\text{pH} = -\log_{10}[H^+]$$

例えば、$[H^+] = 1.0 \times 10^{-3}\text{mol/L}$ であれば、$\text{pH} = -\log_{10}(10^{-3}) = 3$ となります。$[H^+] = 2.0 \times 10^{-4}\text{mol/L}$($\log_{10} 2 = 0.30$)のような場合は、$-\log_{10}(2.0 \times 10^{-4}) = -(\log_{10} 2 + \log_{10} 10^{-4}) = -(0.30 - 4) = 3.70$ と計算します。対数 log 計算 pH の処理は、積の対数を和に分解する基本性質を押さえておけば恐れる必要はありません。

また、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液を扱う場合は、水酸化物イオン濃度 変換と水のイオン積 Kw 計算が必須です。水溶液中では、常に以下の平衡関係が成り立っています。

$$K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 \times 10^{-14}\text{ (mol/L)}^2 \quad (25^\circ\text{C})$$

したがって、水酸化物イオン濃度 $[OH^-]$ が判明している場合、$[H^+] = \frac{K_w}{[OH^-]}$ として水素イオン濃度に変換してから pH を求めるか、もしくは $\text{pOH} = -\log_{10}[OH^-]$ を求めてから $\text{pH} + \text{pOH} = 14$ の関係式を使って $\text{pH} = 14 - \text{pOH}$ を導き出すのが最速の解法です。

渡辺 美咲
著者

渡辺 美咲

心身ともに健康で持続可能なライフスタイルをテーマに、最新のウェルネストレンドを発信中。