pHの求め方

定義

pH = −log₁₀[H⁺]です。[H⁺]はmol/Lで表した水素イオン濃度です。pHが1違うと濃度は10倍違います。25 °CではpH + pOH = 14です。

強酸と強塩基

HClのような強酸は完全に電離するので、[H⁺]は酸の濃度と同じです。0.01 MのHClのpHは−log(0.01) = 2.00です。強塩基では[OH⁻]からpOHを求め、14から引きます。0.01 MのNaOHはpOHが2、pHが12です。

弱酸

弱酸は一部しか電離せず、その程度は酸解離定数K_aで決まります。酸が薄すぎなければ[H⁺] ≈ √(K_a × C)です。0.1 Mの酢酸(pK_a 4.76)なら√(10^−4.76 × 0.1) = 1.3 × 10⁻³ Mなので、pHは約2.9です。

緩衝液

緩衝液は弱酸とその共役塩基の組み合わせです。pHはヘンダーソン・ハッセルバルヒの式で求めます: pH = pK_a + log([A⁻] ÷ [HA])。pH 5.0の酢酸緩衝液なら、塩基と酸の比は10^{5.0 − 4.76} = 1.74です。緩衝液はpK_aの前後1程度の範囲で最もよく働きます。

計算ツール

pH の計算は、[H⁺]、pOH、[OH⁻]、強酸・強塩基、弱酸・弱塩基からpHを求めます。緩衝液の計算は、決まった濃度と体積の緩衝液に必要な比と、酸と塩基の量を示します。