水素イオン濃度は、特定の溶液がどれほど酸性または塩基性であるかを示します。 もっと水素イオン？ より酸性。 水素イオンが少ない？ より基本的な。 とても簡単ですよね？ 水素イオン濃度を定義して計算する方法を見てみましょう。 まず、水中で水素イオンと水酸化物イオンを取得する方法を説明します。
水の自己イオン化
水はわずかに自己イオン化します：
遊離水素イオンは実際には溶液中に存在しないため、これは単純化です。 これは実際にどのように見えるかです：
水素結合により、水素イオンは水分子と結合してHを生成します3O+、または ヒドロニウム. したがって、水素イオン濃度を計算すると、ヒドロニウムイオン濃度も計算されます。
水については、 水イオン生成物 または Kw Hの濃度を教えてくれます+ またはH3O+ とOHの濃度- または水酸化物イオン。
摂氏25度で、実験的に決定されたKの値W は1.0x 10-14 M2.
解離とKの知識をどのように活用できるか見てみましょうW 強酸または強塩基の水素イオン濃度を計算します。
強酸のモル濃度から水素イオン濃度を計算する
強酸は、存在する水酸化物イオンよりも水素イオン濃度を増加させます。
例はHClです：
HClは強酸であるため、水中で完全に解離します。 それで、あなたが1.5MHCl溶液を持っているとしましょう。 水素イオン濃度とは何ですか？
まあ、これは非常に簡単で、数学さえ必要ありません！ 酸は完全に解離するため、水素イオン濃度は溶液のモル濃度と同じです。 この場合、それは水素イオンの濃度、または[H+]、1.5Mです。
一方、強塩基は水素イオンよりも水酸化物イオンが多い。 あなたがNaOHの0.1M溶液を持っているとしましょう。 Hの濃度は何ですか+ この場合？ 今、あなたはKの知識を使う必要があるでしょうW.
この強塩基は完全に解離するため、水酸化物、つまりOH-の濃度は溶液のモル濃度に等しいことがわかります。 [OH-] = 0.1M。
そう、
[H +]を解くと、次のようになります。
意味あり！ これは基本的な解決策であるため、水素イオンよりもはるかに多くの水酸化物イオンがあります。
pHから水素イオン濃度を計算する
さて、水素イオン濃度を議論するために常に科学的記数法を扱うことは少し面倒です。 代わりに、科学者はpHスケールを使用します。
pHの定義は次のとおりです。
pHは水素濃度の負の対数です。 文字pは、文字通り負の対数を意味します。
したがって、pH値が5.5の場合、水素イオン濃度を見つけることができます。
負の数でダイビングし、逆対数を取ると、次のようになります。
解決すると、次のようになります。
pH = 5.5の溶液の水素イオン濃度は3.2 * 10です。-6M。 ほら、これが、pHについて話すことが、答えを得るために得た長い数字全体よりもはるかに簡単な理由です！ pH 5.5は酸性度を示し、必要に応じてモル濃度を計算できます。
pKa値はどういう意味ですか？
強酸の水素イオンの濃度を計算している間、それらは解離するので十分に簡単です 完全に溶液中で、弱酸中の水素イオンの濃度を計算するのはほんの少しです トリッキー。 これらの酸は水中で完全にイオン化するわけではありません。 各酸は、水溶液中で水素イオンを失う傾向があります。 強酸は弱酸よりも水素イオンを失う可能性が高くなります。
イオン化反応の平衡定数は、酸解離定数（Ka). より強い酸はより高いKを持っていますa 弱い酸はKが低くなりますa. さて、水素イオン濃度と同じように、HだけでなくpHに切り替えたのと同じように、科学者はpKを使用します。a 酸の強さまたは弱さを示します。 プロトンを失う傾向が高いほど、酸が強くなるため、pKa 小さいです。
チップ
pKa値が高いほど、酸は弱くなります。 pKa値が低いほど、酸は強くなります。