この計算ツールでできること
このツールは、pH値を対応する水素イオン濃度[H+](単位:mol/L、モル毎リットル)に換算します。pHは酸性度を表す対数スケールの指標なので、pHが1だけ変化すると[H+]は10倍も変わります。さらに、25℃における標準的な関係式を用いて、pOHと水酸化物イオン濃度[OH−]も同時に求められます。
使い方
任意のpH値を入力してください。通常は0〜14の範囲ですが、強酸・強塩基の溶液ではこの範囲をわずかに外れることもあります。「計算する」を押すと、水素イオン濃度(mol/L)に加えて、pOHと[OH−]が瞬時に表示されます。pHは無次元量のため、単位を入力する必要はありません。
計算式の解説
基本となる式は $$[\text{H}^{+}] = 10^{-\text{pH}}$$ です。\([\text{pH}] = -\log_{10}[\text{H}^{+}]\)と定義されているため、逆対数を取ることで濃度を求められます。同様に\([\text{OH}^{-}] = 10^{-\text{pOH}}\)であり、25℃では \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\) の関係が成り立ちます。pHが低いほど[H+]は高くなり、より酸性が強い溶液を意味します。逆にpHが高いほど[H+]は低くなり、より塩基性(アルカリ性)が強い溶液になります。
計算例
たとえば、ある溶液のpHが3だとします。このとき $$[\text{H}^{+}] = 10^{-3} = 0.001 \ \text{mol/L}$$ となります。\(\text{pOH} = 14 - 3 = 11\) なので、\([\text{OH}^{-}] = 10^{-11} = 0.00000000001 \ \text{mol/L}\) です。[H+]が[OH−]を大きく上回っているため、この溶液が酸性であることが確認できます。
よくある質問
中性のpHはいくつですか? 25℃では、純水のpHは7で、\([\text{H}^{+}] = 10^{-7} = 0.0000001 \ \text{mol/L}\) となり、[OH−]と等しくなります。
pHはマイナスになりますか? なります。非常に高濃度の強酸ではpHが0を下回ることがあり、これは[H+]が1 mol/Lを超える状態に相当します。
温度は影響しますか? \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) という関係は25℃で成り立ちます。温度が変わると、中性点や水のイオン積(Kw)がわずかに変化します。