化学pHについて

質問

pH2の塩酸を水で薄めると、そのpHは大きくなる

についてなんですけど、
なんで水で薄めることができるんですか？
水ならH+もOH-も持ってるからH+の数は変わらないと思ったのですが…

回答No.3

htms42

Ｈ^+の濃度、ＯＨ^-の濃度の積が一定になるというのは習いませんでしたか。
[Ｈ^+][ＯＨ^-]＝１０^-14(mol/L)^2・・・式（１）
という式は出てきませんでしたか。
水はいくら電離しても生じるＨ^+とＯＨ^-の数はいつも同じですから[Ｈ^+]＝[ＯＨ^-]のはずですね。
したがって水しかないのであれば、式（１）から[Ｈ^+]＝[ＯＨ^-]＝１０^-7 mol/Lになります。
水の量が多くなっても濃度は変わりません。だから等しいという関係を保ったまま数だけがどんどん大きくなるのです。入れた塩酸の量は変わらないのですから塩酸に由来するＨ^+の数は一定です。水で薄めると濃度はどんどん小さくなっていきます。
初め１Ｌあったとしましょう。
ｐＨ＝２ですから[Ｈ^+]c＝１０^-2 mol/L（塩酸の意味でcをつけました）
水を加えて１０Ｌにしたとします。
[Ｈ^+]c＝１０^-3 mol/L
になります。水の電離で生じたイオンの濃度をｘ＝[Ｈ^+]w＝[ＯＨ^-]wとします。
水中に存在するＨ^+の全濃度は
[Ｈ^+]＝[Ｈ^+]c＋[Ｈ^+]w＝ｘ＋１０^-3・・・式（２）
ですから積が一定になるという式に入れると
ｘ(ｘ＋１０^-3)＝１０^-14・・・式（３）
これはｘについての2次方程式ですから解くことができますね。
ルートの値を丁寧に計算しなくてもｘ＜１０^-7　になることはすぐにわかるのではないでしょうか。
水が電離することによる[Ｈ^+]の増加はあってもいつも１０^-7よりも小さいのです。したがって水を加えていくときに起こる[Ｈ^+]の変化は[Ｈ^+]cの変化だけで考えていってもかまわないだろうということが出てきます。ただ[Ｈ^+]cの値が１０^-6 mol/Lぐらいになってくると水の電離の影響が出てくるだろうということもまたわかりますので[Ｈ^+]の値が知りたいときは丁寧に計算しないといけないだろうということも理解しておく必要があります。
上に書いた
＞ｐＨ＝２ですから[Ｈ^+]c＝１０^-2 mol/L（塩酸の意味でcをつけました）
という文章もすでに水の電離の影響は考えなくてもいいだろうという判断を使っているのです。
ｐＨ＝２から出てくるのは本当は[Ｈ^+]＝１０^-2 mol/L　のはずですね。

こういう風なことはｐＨの話が出てきた時に授業で一度は説明しておくべきことなはずです。でも現実にはあまりキチンとは説明されていないのではないでしょうか。だからあちこちで躓くのです。

水溶液中の水素のイオン濃度は式（２）にあるように
[Ｈ^+]＝[Ｈ^+]c＋[Ｈ^+]w
です。式（３）からわかることですがこの値は常に１０^-7よりも大きいです。
「ｐＨ＝３の塩酸を水で１０万倍に薄めたらｐＨ＝８になる」というのが正誤問題として出ているのを見ますからこれが正しいと思っている高校生がかなりいるということです。「なぜだめなのですか」という質問が質問サイトにも出てきています。
危険物取扱者の資格試験の問題の中にも出てきていますます。
「ｐＨがｎの溶液を水で１００００倍に薄めるとｐＨはいくらになるか」という問題で選択肢の（ｎ＋４）を選ばすようになっています。甲種でも乙種でもです。危険物取扱者の資格は国家資格です。こんな程度のレベルなんです（甲種の試験を受けてみようと思って問題を調べていたのですが、あほらしくなってやめました。「ナトリウムがアルコールと反応するのはアルコールには水が含まれているからである」という解説にもあきれました。高校の化学のレベル以下なのです）。

回答No.2

ORUKA1951

pH(水素イオン指数)の定義を復習しましょう。
水素イオン濃度[H⁺]の対数に-をかけたものでしたね。
1/10の濃度を100倍に薄めれば1/1000 すなわち、10⁻¹→10⁻³　対数は -1→ -3　

　⇒水素イオン指数 - Wikipedia( 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#.E5.AE.9A.E7.BE.A9 )

　水素イオンの量ではなく濃度ですよ!!!

回答No.1

Tacosan

pH は「H+の数」で決まるものじゃないんだよ.