pH=4.5の酸性水を調合する計算方法について

質問

このたびブルーベリーの栽培を始めることにしました。ブルーベリーは酸性を好み、水遣りの水も中性の水道水ではなく酸性の水が好ましいことを知りました。そこでpH=4.5程度の水を調合する計算をしてみました。なにぶん化学の計算を最後にしたのは遠い昔なのでインターネットなので調べならが計算してみましたが、いまいち結果に自信がありません。識者の方、計算過程のチェックをよろしくお願いいたします。

仮定としては、水道水は中性(pH=7.0)、酸性にするために薬局で市販されている酢酸溶液を添加し、この溶液の濃度は30.0w/v%とします。ジョウロの容量が10リットルなので、約10リットルの酸性水を調合することにします。

■pH=4.5となるためのモル濃度の計算

x[mol/l]の酢酸(CH3COOH)は
CH3COOH ←→ H(+) + CH3COO(-)
と解離し、その酸解離平衡定数Kaは1*10^-4.76である。
Ka = [H(+)][CH3COO(-)] / [CH3COOH]
電離度をαとすると、反応前のモル濃度はそれぞれ
[CH3COOH] = x[mol/l], [H(+)] = 0[mol/l], [CH3COO(-)] = 0[mol/l]
であり、反応後のモル濃度はそれぞれ
[CH3COOH] = x(1-α)[mol/l], [H(+)] = xα[mol/l], [CH3COO(-)] = xα[mol/l]
となる。この状態で平衡に達しているので、電離定数式に代入して
1*10^-4.76 = (xα)^2/x(1-α)
となる。この式を近似して(1-α)=1とみなすと
1*10^-4.76 = (xα)^2/x = xα^2
となる。この式を解くとαは次のように求まる。
α = √(1*10^-4.76/x)
すると[H(+)]は
[H(+)] = x√(1*10^-4.76/x)
となるので、
pH = -log[x√(1*10^-4.76/x)]
である。この式を解いて pH=4.5 となるxを求めると、
x = 0.00005[mol/l]
となった。

■0.00005[mol/l]の酸性水を調合する計算

酢酸 CH3COOH の分子量は
12 + 1*3 + 12 + 16 + 16 + 1 = 60
であるので、
1[mol] = 60グラム
である。0.00005[mol/l]の水溶液10リットルを作成するためには
およそ0.0005[mol]の酢酸が必要なので、必要重量は
60 * 0.0005 = 0.03グラム
である。
酢酸溶液の濃度は30.0w/v%。つまり100[ml]中30グラムの酢酸が含まれている。
したがって0.03グラムの酢酸を得るためには0.1[ml]の酢酸溶液が必要である。

■結論

約10リットルの酸性水を作成するためには、水道水10リットルと酢酸溶液0.1[ml]を混合すればよい。

回答No.2

dipearl

ピート等の有機物は、分解されて有機酸になりますから、中性の水をやったからといって土壌が中性になることはあり得ません。むしろ放置すれば時間がたつにつれて分解が進んでpHは下がります。ですから普通の作物（弱酸性を好む）では、わざわざ石灰をまいてそれを防ぐ必要があるほどですし、酸性を好む作物ですら石灰を撒くこともあります。石灰を撒いて弱酸性にするのですから、まく前はそれなりに強い酸性であるということがお分かりになりますか？

質問者さんの計算の詳細は必要がないのでよく見ていませんが、平衡がどうのと書いておられますね。それはそれ単体で考えた場合の平衡であって、緩衝作用のある土壌中ではその計算は全く意味をなしません。それくらいのことは、少しでも有機化学をかじっておられるのでしたら冷静に考えると分かると思うのですが。もしどうしても計算したいというのでしたら、土壌の成分を分析して全ての物質を特定してから計算する必要があります。さらに有機物は刻々と酸に変わっていきますので、それも実験的に確かめなければいけませんし、ブルーベリーの根から出る有機酸、雑草の根から出る有機酸も考慮に入れなければいけません。さらに土壌中の微生物や小さな生物、よってくる昆虫や、その排泄物もpHに大きな影響を与えます。それらすべての調査ができないのなら、いくら学校で化学の時間に習ったような計算をしても無意味です。土壌酸度の仕組みはあなたが考えているより遥かに複雑です。

結論とすれば、中性の水で全く問題ないのですが、どうしても酸性の水をやりたいのであればピート、もしくはワラの抽出液をやってください。バケツなどにピートモスか藁を入れ、水を入れて２～３日待つと灌水に良い水となります。

回答No.1

dipearl

質問者さんの目的は何ですか？ブルーベリーを上手く育てること？それとも適正pHのの水をやったと言う自己満足感？あるいは寒天培養をするのですか？
寒天培養をするのであればpHの調性は不可欠ですが、栽培が目的であるなら、その計算は全く無意味です。

ブルーベリーが好むのは、ピートモスのような有機質の土壌です、有機質の土壌には当然有機酸が含まれており、何もしなくてもpHは低い値となります。また根からも有機酸を出しています。肥料もほとんどは酸性です。つまり、pH＝4.5の水をやっても根に吸収される頃には数値は変わっているということです。

わざわざ酸性の水をやらなければならない状態というのは、土壌が不適正であるということですので、はじめから栽培に失敗していることになります。ピートを主体とする土に植え替えてください。

補足

こんばんは、質問者です。

もちろん目的はブルーベリーを上手く栽培することです。今のところSH3種類とRE2種類の混植を予定しています。それぞれの最適なpHの範囲は若干ずれていますが、pH=4.5はそのANDとなる値です。

土壌についてはもちろん承知していまして、カナダ産ピートモス、硬質鹿沼土、パーミキュライトを6:3:1で使用する予定で準備済みです。

さて本題ですが、このような土壌を準備しても常時中性の水を遣っていると徐々にpHが7に近づくとのことです。それを避けるために雨水を貯留して水遣りに使うなどの細工ができればよいのですが、残念ながら当方では人工的な水遣りに100%頼らざるを得ません。当方の居住地域の雨水のpHは4.9近辺ですが水道水はほぼ7です。

このような理由により、pH=4.5の水を調合することを考えている次第です。これでdipearlさまのご質問の回答になりますでしょうか。もしこれでOKでしたら私の本来の質問にご回答願えると幸いです。