• ベストアンサー
  • 困ってます

ペーハー(PH)の仕組みがよくわかりません

高校時代、化学をサボっていた馬鹿です。 超初歩的な質問ですみません。 PHは水素イオン濃度のことで、PH7より低いのは酸性、高いのはアルカリ性とのこと。 水素イオンが多いほうが酸性ということなのでしょうか? また、酸性かアルカリ性かになぜ水素イオンの数が関係あるのですか? また、『CO2(二酸化炭素)が多いとPHが下がる』そうですが、Hの原子記号1個も入ってないのになぜに酸性なのでしょうか?

noname#156283

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数6
  • 閲覧数1644
  • ありがとう数11

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.5
  • sanori
  • ベストアンサー率48% (5664/11798)

こんにちは。 >>>水素イオンが多いほうが酸性ということなのでしょうか? そうです。 >>>また、酸性かアルカリ性かになぜ水素イオンの数が関係あるのですか? そうです・・・というか、すでに上の質問で「水素イオンが多いほうが酸性」と言っちゃってます。 >>>また、『CO2(二酸化炭素)が多いとPHが下がる』そうですが、Hの原子記号1個も入ってないのになぜに酸性なのでしょうか? まず、CO2 が H2O と結合して炭酸(H2CO3)ができて、次に1~2個の水素イオンが出ます。 CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ⇔ H+ + HCO3- ⇔ 2H+ + CO3 2- では、「pHとは何ぞや」について説明します。 まず、どんな水、水溶液であっても、H+ とOH- は必ず存在します。 ある会場に男(H+)と女(OH-)がそれぞれ多数いるとします。 会場で出会った男女は一定の確率で結婚し、結婚した夫婦は一定の確率で離婚するとします。 男の数を2倍にすると、それぞれの女に出会う男の数が2倍になるので、結婚が起こる頻度が2倍になります。 男の数を5分の1にすると、それぞれの女に出会う男の数が5分の1になるので、結婚が起こる頻度が5分の1になります。 同じことが、女の数についても言えます。 つまり、結婚の頻度は男の数にも女の数にも比例することになります。 H+ + OH- ⇒ H2O の反応速度がH+ の濃度にもOH- の濃度にも比例するということです。 化学では、ある物質の濃度のことを、[物質名] というふうに[ ]で囲んで表記します。 H2Oができる頻度 = k1[H+][OH-]  (k1は比例定数)  ・・・(あ) ※ [H+][OH-]というのは、水素イオン濃度かける水酸化物イオン濃度 のことです。 一方、離婚の頻度は、単純にH2Oの濃度に比例します。 つまり、 H2O ⇒ H+ + OH- の反応速度は、 H2Oが解離する頻度 = k2[H2O]  (k2は比例定数)  ・・・(い) 最初に夫婦が多すぎると、夫婦が少なくなるように離婚が進みます。 最初に独身が多すぎると、夫婦が増えるように結婚が進みます。 この結果、結婚と離婚の頻度がちょうど同じになるところで落ち着きます(平衡)。 つまり、上記の(あ)と(い)が等しくなるということです。 k2[H2O] = k1[H+][OH-] k[H2O] = [H+][OH-]  (k=k2/k1) 常温では、 k[H2O] = [H+][OH-] = 0.00000000000001 モル2乗/リットル2乗 であることが知られています。 中性であれば、 [H+]=[OH-]=√0.00000000000001   = 0.0000001 モル/リットル です。 ここで、1の前にあるゼロの個数を数えてみると、7個です。(小数点の左のゼロも数えます) !!!実は、この「1の前にあるゼロの個数」のことをpHと言います!!! 対数を使った式で書けば、 pH = -log(10)[H+] = -log(10)0.0000001  = -log(10)10^(-7) = 7 「対数」というのは、いかついような感じがしますけれども、星の明るさ(1等星、2等星とか)、地震のマグニチュード、はたまたギターなどの楽器でも用いられます。 1割2割という違いを考えるのが阿呆らしくなるほど、桁違いに大きいものと小さいものを比べるときに対数が用いられます。 中性以外の例も一つやってみましょうか。 アルカリ性の水溶液で、[OH-]= 0.00001モル/リットル だとしましょう。 そこで [H+][OH-]=0.00000000000001 が保たれるためには、 [H+]では1の前にゼロが9個になります。 [H+]= 0.000000001モル/リットル ですので、この水溶液のpHは9となります。 以上で、pH、中性、酸性、アルカリ性のイメージがわかると思いますが、いかがでしょうか。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

お礼が遅れて申し訳ありません。 丁寧に説明していただいたのですが、「PHとは何ぞやについて説明します」のあたりから、理解がついていけなくなってしまいました・・(バカすぎ)。 ゆっくり何度も読んで理解してみようと思います。 ご親切にありがとうございました。

関連するQ&A

  • 水に二酸化炭素がとけると酸性になるわけ

    理科の時間に、水素イオン(H+)があると酸性 水酸化物イオンOH(-)があるとアルカリ性 と習いました。 二酸化炭素が水に溶けると酸性という事も習いました。 二酸化炭素はCO2ですよね。 水素イオンH+がないのに、どうして酸性を示すのですか? もしかして、あほな質問だったらごめんなさい。(;_;) 疑問に思って…。 よろしくお願いします。m(__)m

  • 二酸化炭素のペーハー(pH)について

    二酸化炭素のpHについて、教えて下さい。ちなみに二酸化炭素はアルカリ性ですよね? 2つ回答が可能であれば、よろしくお願いします。

  • 酸性、アルカリ性について

    酸性、アルカリ性について 「水素イオンを生じる物質を酸、水酸化物イオンを生じる物質をアルカリ」と習いました。 質問1. ここで、どちらも生じないものが中性なのでしょうか? コーヒーや醤油が弱酸性ということは、水素イオンが生じているのですか? 二酸化炭素が溶けた雨水が弱酸性なのは、なぜですか? CO2には、HもOHも含まれないのに。 質問2. 酸性、アルカリ性の強さの原因は、何ですか? 水素イオン、水酸化物イオンの量ですか? 教えてください。

その他の回答 (5)

  • 回答No.6
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

酸性とはどういう事かは化学式を用いた表現以前から知られていたことです。 字の通り水溶液が酸っぱい味がするようになれば酸性になっているというのです。 酢酸のことを酢(す)というのも酸っぱい物質だからです。 食べ物が古くなって酸っぱくなるというのも同じです。酸ができているのです。 英語で酸のことをacidと言いますが意味はやはり「酸っぱいもの」という事です。 酸っぱいというのは味の1つとして認識されていたことですから歴史は古いはずです。 水溶液が酸っぱくなっているときにその水溶液の中でH^+の濃度が高くなっているという事が分かったのはずっと後のことです。pHという量が使われ始めたのはさらにもっと後のことです。 pHが定義されて初めて酸とか酸性が知られるようになったのではありません。 酸性の溶液には金属が溶けるというのも良く知られていたようです。 酸は水溶液を酸性に変える物質です。 Hが含まれているかいないかには関係がありません。 (ラボアジェノ時代にはCO2は炭酸と呼ばれていました。「炭酸ガス」という呼び方はその名残です。) 空気中にある呼吸や燃焼に役立つ成分のことを酸素と呼んでいます。ラボアジェの命名です。 「ラボアジェは酸素が酸性の原因であると考えて「酸素」と命名した」と言われることがあります。 誰が言いふらしたことか分かりませんが誤っています。 ラボアジェはこんなことは一言も言っていません。「酸素は酸でない物質を酸に変える働きがある」と言っているのです。酸素がくっつく程度が大きくなると強い酸ができるというのも言っています。 硫黄が燃えれば硫酸になります。酸でなかったものが酸に変わるのです。酸素oxigenは「酸を作る物質」oxi+generateです。 酸がどうして酸性を示すのかの仕組みについては何も言っていません。そういう事はもっと後で分かった事です。 アルカリは元々は植物の灰を意味する言葉だったようです。 日本でも灰は昔から使われていたものです。畑の肥料の一つでもありますが染色や料理でもよく使われていたものです。水にとかしたものを灰汁(あく)と言います。「蕨の灰汁抜き」という言葉を聞いたことがあるでしょう。この色を出す時には椿の灰がいいとかの表現も聴いたことがあるのではないでしょうか。 普通は植物の灰ですが石の灰を使う事もあります。それが石灰(いしばい)ですです。そのために用いる特別な石が石灰岩です。石灰は肥料として使われることも多いですが建築資材としての用途も重要でした。大きなお寺や城の白い壁はすべて石灰を使っています。地中海沿岸の町並みの白い壁もすべて石灰を使っています。20年ほど前までは運動場の白線引きはすべて石灰でした。石灰を触ると手が荒れるというのは石灰がアルカリ性だからです。 アルカリには独自の用途があったのですが酸の働きを打ち消すという働きもあることが知られていただろうと思います。それに対して塩基という言葉には酸の裏方としての位置づけでしかないように見えます。 H^+、OH^- が分かって初めて酸性、アルカリ性が知られるようになったのではありません。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

お礼が遅れ申しわけありません。 H,OHが発見(?)される前からあったのですね。 私も酸←すっぱい、アルカリ←石鹸みたくぬるぬるしたもの・・という認識しかありませんでした。

  • 回答No.4
  • okormazd
  • ベストアンサー率50% (1224/2411)

「pHは水素イオン濃度のことで」 はありません。 「pHは水素イオン濃度指数のことで」す。 だから、pHから水素イオン濃度がわかるとしても、pHは直接水素イオンの濃度を表しているわけではありません。 なお、pは小文字です。 水の一部は電離して、水素イオンH+と水酸化物イオンOH-にわかれます。中性の水では、H+の数とOH-の数は同じです。 これに酸性の物質が溶けると、H+の数のほうが、OH-の数より多くなります。また、塩基性の物質を溶かすと、H+の数より、OH-の数のほうが多くなります。というより、そうなる物質をそれぞれ酸性物質、塩基性物質としたのです。 H+の数の変化は、酸性の度合いによって、ものすごく変わる(1000億倍もちがう)ので、そのままでは表しにくいのです。 それで、次の計算で水素イオン濃度指数として表します。 pH=-log_10[H+] ここで[H+]が水素イオンの濃度です。 この計算では、logの前に「-」がついているので、水素イオンの濃度が大きくなると、pHは小さくなり、水素イオンの濃度が小さくなるとpHは大きくなるようになります。 なお、CO2については、他の回答者さんを参照してください。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

お礼が遅れてしまい申し訳ありません。 logについて知識がないので理解は半分・・という感じなのですが、logについて勉強して、読みなおさせていただきます。 ご親切にどうもありがとうございました。

  • 回答No.3

>水素イオンが多いほうが酸性ということなのでしょうか? はい、その通りです。 関係式はNo2の方を参照してください。 >また、酸性かアルカリ性かになぜ水素イオンの数が関係あるのですか? 水素イオンの数が酸性/アルカリ性の定義だからです。 水溶液中の水素イオンを増やす物質が酸性、(水素イオンを減らして)水酸化物イオンを増やす物質がアルカリ性です。 また、水素イオンの多い水溶液が酸性、水酸化物イオンが多い水溶液はアルカリ性、ということになります。 これは、アレニウスという人が提言した定義です。 (詳しくはWikipedia参照→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E3%81%A8%E5%A1%A9%E5%9F%BA) (ちなみにこれ以外にも酸/アルカリの定義はありますが、ややこしくなるので割愛します。) >、『CO2(二酸化炭素)が多いとPHが下がる』そうですが、Hの原子記号1個も入ってないのになぜに酸性なのでしょうか? 下のお二方が書かれている通り、CO2は水に溶けることで、炭酸(H2CO3)となり、水素イオンを放出するため、水溶液は酸性になります。 また、似たようなものに、窒素酸化物(例:NO2)、硫黄酸化物(例:SO3)も同じく、水に溶けることで、水素イオンを放出し酸性を示します。 (例で挙げた物質では、水に溶けると、NO2は硝酸(HNO3)、SO3は硫酸(H2SO4)になって酸性を示します。) このように、物質自身に水素(または水酸化物OH)がなくても、水に溶けることで酸性/アルカリ性を示す物質はたくさんあります。 ちなみに、窒素酸化物/硫黄酸化物が雨水に溶けて酸性になるのは、酸性雨の原因として有名ですね。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

お礼が遅れてしまい申し訳ありません。 自身にHがなくても水と反応することでH+を放出するのですね。 よくわかりました。 酸性雨の意味も教えてくださり、ありがとうございました!

  • 回答No.2
  • mmmma
  • ベストアンサー率41% (683/1637)

pH=-log(水素イオン濃度)   (底は10) です。 ですから、水素イオン濃度が10の-1乗だと、pH=1、 10の-14乗だと、pH=14です。 ということで、水素イオンが多いほうが酸性です。 二酸化炭素が水に溶けると、水と反応して、 水+二酸化炭素←→水素イオン+炭酸水素イオン の平衡状態になるので、水素イオン濃度が上がります。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

お礼が大変遅れてしまいました。 logの知識がないので理解は半分・・なのですが、(なぜ「マイナス」乗なのか・・とか)。 水中で水素イオンが上がるしくみはわかりました。 どうもありがとうございます。

  • 回答No.1
noname#160321

>水素イオンが多いほうが酸性ということなのでしょうか? はい、その通りです。 >酸性かアルカリ性かになぜ水素イオンの数が関係あるのですか? 結構むつかしい質問ですが、ぶっちゃけ「調べてみたらそうだった」だけです。 歴史的な遺産ですね。 >CO2(二酸化炭素)が多いとPHが下がる 下記の反応が起きます。 CO2 + H2O → H2CO3 出来たものは炭酸です。弱酸ですが無視出来ないのは、空気中にあって水に溶けやすいのはCO2だけだからです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

おれいが遅れてしまい申し訳ありませんでした。 仕組みは理解できました。 どうもありがとうございました。

関連するQ&A

  • PHの問題

    25℃、1atmで二酸化炭素は水1Lに0.029mol溶解する。空気中の二酸化炭素濃度は0.035%である。25℃で空気と接している水のPHはいくらか。25℃での二酸化炭素の解離定数はK1=4.3×10^-7、K2=5.6×10^-11である。 考えたのですがわかりません!!教えて下さい!!

  • 中3理科 CO2はなぜ酸性?

    授業で水素イオン(H+)のある水溶液は酸性だと習いました。 でも、問題集を解いていると、二酸化炭素は水に溶けると、酸性だ、という記述がありました。 二酸化炭素はCO2で、H+はなさげなのに、なんで酸性になるんですか。 わかる方回答お願いします!

  • 炭酸の電離平衡 問題

    二酸化炭素は水に容易に溶解し、その一部が水と可逆的に反応して炭酸となる。この平衡定数(K0)を次のように定義する。 K0=[H2CO3]/[CO2] K0=3.0×10^(-3) ただし、[CO2]は水に溶解している二酸化炭素分子のモル濃度であり、接している二酸化炭素の圧力に比例する。炭酸はその一部が電離して水素イオンと炭酸水素イオンとなる。この反応の平衡定数K1は2.0×10^(-4)mol/Lである。炭酸水素イオンはさらにその一部が電離して炭酸イオンとなる。この反応の平衡定数K2は5.0×10^(-11)mol/Lである。 25°Cにおいて、1.0atmの二酸化炭素と平衡にある水1.0Lには3.0×10(-2)molの二酸化炭素分子が溶解している。 (1) 25°Cにおいて、水を1.0atmの大気中に長時間放置したとき、pHはいくらになるか。ただし、大気中には体積パーセントで4.0×10^(-2)%の二酸化炭素が含まれ、二酸化炭素以外の酸性物質は含まれないものとする。 空気中の二酸化炭素の分圧は、1.0×4.0×10^(-4)なので、水に溶解している二酸化炭素のモルは、水の体積をVとすると、4.0×10^(-4)×3.0×10^(-2)×V=1.2×10^(-5)×Vと表せる。よって、[H2CO3]=K0×[CO2]=1.2×10^(-5)×3.0×10^(-3)=3.6×10^(-8) 電離が平衡状態に達したときの水素イオンのモル濃度をxとすると、炭酸水素イオンもxであり、炭酸のモル濃度は、3.6×10^(-8)-x と表せる。よって、K1=x^2/{3.6×10^(-8)-x } ∴ x=[-2.0×10^(-4)+√{4.0×10^(-8)+28.8×10^(-12)}]/2 4.0×10^(-8)≫28.8×10^(-12)なので、28.8×10^(-12)を無視すると、xが0になります。 どこが間違っているのか教えてください。

  • 例えばpH6の液体にpH8の液体を混ぜると・・

    pHは溶液中の水素イオンの濃度をあらわしているのですよね。 でpHの値が1違うと濃度は10倍違うのですよね。 ならば、同量のpH5の液体にpH8の液体を混ぜれたところで 水素イオンの数はほとんど変わらず、液体の量だけ2倍になるので 水素イオンの濃度は元の約1/2になるのでせいぜい変わっても pH6になる事は無いと考えられるのでしょうか 私は化学が苦手で変な質問をして恥ずかしいですが よろしくお願いします。

  • ベンゼンの燃焼について

    化学工場で勤務しているのですが、さっぱりわかりません。 お助けください。 (1)ベンゼンが完全燃焼するときの化学方程式は次のとおりである。 2C6H6+15O2→12CO2+6H2O ベンゼンか156gが完全燃焼したとき発生する二酸化炭素の標準状態における体積は次のうちいくらか。C=12 H=1 O=16 とする。 1)134.4L 2)224L 3)268.8L 4)336L 5)448L (2)pHが3の水溶液を水で希釈して水素イオン濃度10のマイナス2乗 倍にした時、pHはいくらになるか。 1)3-2 2)3+2 3)3÷2 4)3X2 5)3の二乗 宜しくお願いします。

  • pHの変化(1)

    蒸留水を二酸化炭素ボンベを開けてガスを通じます。時間が経つにつれて、蒸留水のpHがどんどん下がっていきます。しかもそのpHの差もだんだん小さくなっていきます。 どうしてこの様なことが起きるのでしょうか? 化学が苦手な私にも分かるように解説をお願い致します。

  • 酸・塩基平衡について

     看護学生です。酸・塩基平衡について勉強しているんですが、さっぱりわかりません。 代謝性アシドーシス→  pHを正常に戻すための代償させようと二酸化炭素濃度を低くするのはどうしてですか。また、二酸化炭素と水素イオン、重炭酸イオンの関係もわかりません。 どなたかわかりやすく教えてください。

  • 酸性と塩基性

    人間の体では『HCO3-』がアルカリ性だということですが、 ●HCO3- + H2O = H2CO3 + OH- となり、アルカリ性になるのはわかります。 次に二酸化炭素を水に溶かして炭酸水にすると、酸性になるとのことですが、これも、 ●CO2 + H2O = H+ + HCO3- となり、『H+』が産生されるために酸性になるのもなんとなくわかります。 ところが、よくよくみてみると『H+』だけじゃなくて『HCO3-』も同時に産生されてるじゃないですか!!これって結局酸性とアルカリ性が同時に存在して打ち消しあってるように見えるんです…。でもやっぱり炭酸水は常識的に酸性であるわけで、なんか化学反応式と矛盾しているように思えます。 どなたかこれをわかりやすく説明してくださらないでしょうか?よろしくおねがいします。

  • 炭酸水素カルシウムについて

    二つ教えてください。専門的になりますが、よろしくお願いします。 1.炭酸水素カルシウムは水溶液としてのみ存在し、アルカリ性と聞きました。炭酸カルシウムに水と二酸化炭素を加えて作れますが、二酸化炭素を必要以上に増やすと遊離炭酸が増えて酸性になると思います。吹き込む二酸化炭素の量次第で酸性になったりアルカリ性になったりすることになりますが、この考え方は正しいのでしょうか。 2.1に関連して、逆の反応、つまり、炭酸水素カルシウムが炭酸カルシウムと二酸化炭素、水に分解するのはどのような条件のときでしょうか。特に知りたいのは、自然に放置しておいた場合、暖めた場合、遊離炭酸が多くて酸性の場合の3ケースです。

  • 食品のアルカリ性、酸性の定義

    化学的なアルカリ性、酸性と、 栄養学のアルカリ性、酸性って違いますよね。 例えば、レモンや酢は、化学的には酸性ですが、 栄養学的にはアルカリ性ですよね。 化学的なアルカリ性、酸性の定義は、 水素イオン濃度であり、リトマス試験紙でどちらかが測定できますよね。 栄養学でのアルカリ性、酸性はどうなっているんでしょうか?