pHとは?pHとpKaの関係

pHとpKa

 

こちらのページでは、

 

・pHとは?
・pHとpKa

 

について解説しています。

 

pHとは?

pHとは「ペーハー」「ピーエイチ」と呼ばれ、別名水素イオン指数や水素イオン濃度指数とも
表される、水素イオン(H+)の濃度を示す量のことです。

 

この値によって、その溶液が酸性か、中性か、アルカリ性かすぐに判断が付きます。

 

pHの定義式

 

pHは以下のように定義されます。

 

厳密には活量を用いて(活量:ある系の成分iの粒子数/全体の粒子数)計算しますが、
一般的に希薄溶液下では溶質の活量は、モル濃度に近似して扱います。

 

よって、一般的に使用されるpHは以下のように、水素イオン濃度を用いて
表されます。

 

 

 

例えば、ある溶液中の水素イオン濃度が
[H+]=10^(-5) mol/Lであったら、pH=5となります。

 

 

pHと酸性、中性、アルカリ性

 

下図のように、pHは0~14までの値で表され、

 

・0~6:酸性
・6~8:中性
・8~14:アルカリ性

 

と分類されています。

 

0に近づくほど、強い酸性を示し、14に近づくほど強いアルカリ性を示します。

 

こちらで解説している鉛蓄電池中の電解液のpHは0に近く、非常に強い酸性を示すため、
非常に危険ですので、気を付けましょう。

 

 

 

pHの評価方法

 

それでは、実際にある溶液のpHを測定する場合はどうすれば良いのでしょうか?

 

@リトマス紙

 

リトマス紙のことはご存知でしょうか?

 

赤色と青色の2種類のリトマス紙があり、酸性か中性かアルカリ性かのみの判断に使用され、
その強さは判断できません。

 

酸性:青色リトマス紙が赤色に変色
アルカリ性:赤色リトマス紙が青色に変色
中性:青色リトマス紙も赤色リトマス紙も両方とも変色せず
 

と判断できます。

 

おおよその目安が知りたいときや、酸やアルカリを中和させ廃棄したいときに、
中性になっているかどうか等の判断に使用すると良いでしょう。

 

 

ApH試験紙

 

溶液のpHに応じて色が変色する指示薬を紙中に含ませ、乾燥したものがpH試験紙です。

 

pHに対応して
pH0では赤から、橙→黄→緑(中性:pH7)→青→藍→紫(pH14)と色が変化していきます。

 

pHインジケータと呼ばれる、pH試験紙で変化した色と対応するpHの関係がわかる色の見本と、
pHを測定したい溶液につけ色が変色したpH試験紙を比べることでpHを算出します。

 

 

B標準水素電極との電位差測定

 

H+/H2系の電子授受平衡が成り立つ電位(SHE)との電位差を測定し(標準電極電位)、
以下のネルンストの式に当てはめることで[H+]、つまりpHを算出できます。

 

このH+/H2系の電子授受平衡が成り立たせるために使用する基準となる電極のことを
標準水素電極と呼びます。

 

ここで左辺の活量は[H+]、右辺の活量はH2の分圧pH2を使用することに気を付けましょう。

 

 

pHとpKaの関係式(工事中)

 

 

 

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