重要なポイント
pH は酸性度を対数で表す尺度である。強酸と強塩基は完全に電離し、弱酸と弱塩基は一部だけ電離し、緩衝液は pH の変化に抵抗する。
- pH = −log₁₀[H⁺] で、25 °C では pH + pOH = 14 である。pH が 1 違うと [H⁺] は 10 倍違う。
- 強酸では [H⁺] は酸の濃度に等しい。弱酸では電離がわずかなとき [H⁺] ≈ √(K_a·C) となる。
- 緩衝液は弱酸とその共役塩基からなる。ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA]) である。
- 滴定の当量点では、酸の物質量と塩基の物質量が等しい。1 対 1 の反応なら M_aV_a = M_bV_b である。
主な式
pH = −log₁₀[H⁺]pH + pOH = 14 (25 °C)K_a = [H⁺][A⁻] ÷ [HA][H⁺] ≈ √(K_a·C)pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA])M_aV_a = M_bV_b
例題
K_a = 1.8 × 10⁻⁵ の 0.10 M 酢酸では [H⁺] = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.10) = 1.3 × 10⁻³ M なので pH = 2.87。0.20 M 酢酸と 0.10 M 酢酸イオンの緩衝液(pKa = 4.74)の pH は 4.74 + log(0.10 ÷ 0.20) = 4.74 − 0.30 = 4.44。
よくある間違い
- 弱酸を完全に電離するものとして扱うこと。
- ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式で、塩基 ÷ 酸ではなく酸 ÷ 塩基にすること。
- pH が対数であることを忘れること。pH 3 は pH 4 の 10 倍酸性であり、25 % 増しではない。
練習
このトピックの練習問題で力試しをしましょう:酸・塩基・緩衝液