「負のpHはありえない」という根拠はあるのか

質問

会社で実験をしていて、強い酸性条件にするために濃塩酸を用いる場面があったのですが、pH計が負の値を示しました。
　それを聞いた同僚が、「pHがマイナスになることは、定義からありえない」と言いました。これに対して私は反論したのですが、職場の意見は、同僚の意見が主流でした。

　pHの定義は、mol/L単位で表した水素イオン濃度の逆数の対数です(より正確には、活量を用いることは存じています)。そこで、水素イオン濃度とpHを列挙してみました。

c(H+)/(mol/L)　pH
　　0.01　　　　　　2
　　　0.1　　　　　　1
　　　　1　　　　　　0
　　　1.1　　　　　-0.041
　　　1.2　　　　　-0.079
　　　1.5　　　　　-0.176
　　　　2　　　　　-0.301

　水素イオン濃度が2 mol/L程度なら、ありうると思います。pHの値が0～14なんて、どこにその根拠があるのでしょうか。

回答No.3

ORUKA1951 · ベストアンサー

pHの定義から、マイナスになる場合も１４を超える場合もある。
それだけでよいのでは？
　pHの定義は、・・・・です。

　ソンだけのことだと思いますが・・(^^)

　ただ、pHメーターでの測定値がマイナスとは別の話です。pHメーターに測定範囲が書かれているはずですが、それを超えていると思います。よって、測定値があなたの説明の根拠にはなりません。

　この二つをきちんと区別して説明しておきましょう。

お礼

pH計の測定範囲については、一般的なことは認識しています。ただ、pHの定義を理由に「ありえない」というのが、納得できないところだったのです。私が察するに、私の同僚は、「pHの範囲が0～14」というのが、定義であると誤解しているようですが。
　ありがとうございました。

回答No.2

nious

裸のままでは極めて不安定だから、H3O^+ の形として安定するのでしょう。

H^+ + H2O → H3O^+

溶液の比重を1とすると およそ [H2O]≒1000/18M になる筈だから、[H3O^+]＜1000/18M

従って [H^+]＝[H3O^+]＜1000/18

pH＝‐log([H^+])＞‐log(1000/18)

大雑把に pH＞‐1.74 程度になるでしょうか。

お礼

> 溶液の比重を1とすると およそ [H2O]≒1000/18M になる筈だから、[H3O^+]＜1000/18M

　なぜ[H3O^+]＜1000/18 Mとなるのですか。

回答No.1

佐藤 志緒（@g4330）

Wikipediaによると
濃厚な強酸、強塩基水溶液あるいは超酸、超塩基ではpHの値がマイナスの値となる場合や、14を超える場合が存在する。この場合、pHやpOHではあまり意味をなさないため酸度関数によって表現するのが一般的である。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3%E6%8C%87%E6%95%B0

お礼

ありがとうございます。