pHとpOHの関係とは？
25 ℃の水溶液では、酸性度を表すpHと塩基性度を表すpOHが、シンプルで厳密な関係式で結びついています。それが \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) です。これは水の自己イオン化（水の電離）に由来し、イオン積 \(K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14}\) となります。両辺の負の常用対数をとると、$$\text{pH} + \text{pOH} = 14$$ が導かれます。この計算機では、どちらか一方の値を入力するだけで、もう一方の値に加えて、対応する水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度を瞬時に求められます。
使い方
まずpHとpOHのどちらが分かっているかを選び、その値（0〜14）を入力すると、結果が表示されます。pHが7未満なら酸性、ちょうど7なら中性、7を超えると塩基性です。さらに $$[\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}}, \quad [\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}}$$ をmol/L単位で表示します。
計算式の解説
水はわずかにH⁺イオンとOH⁻イオンに電離しており、一定温度ではその積（イオン積）が一定に保たれます。25 ℃ではこの定数が \(10^{-14}\) です。\(\text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+]\)、\(\text{pOH} = -\log_{10}[\text{OH}^-]\) と定義すると、この定数の対数をとることで合計14というすっきりした値が得られます。ただし、この14という厳密な値が成り立つのは標準温度（25 ℃）のときだけです。温度が高くなると \(K_w\) は増加し、合計値は14を下回ります。
計算例
ある溶液のpOHが4だとします。このとき $$\text{pH} = 14 - 4 = 10$$ となり、溶液は塩基性であることが分かります。水素イオン濃度は $$[\text{H}^+] = 10^{-10} = 1 \times 10^{-10} \ \text{mol/L}$$ 水酸化物イオン濃度は $$[\text{OH}^-] = 10^{-4} = 1 \times 10^{-4} \ \text{mol/L}$$ となります。
よくある質問
pH + pOH は必ず14になりますか？ 25 ℃のときに限ります。それ以外の温度では、合計値は温度によって変化する \(\text{p}K_w\) と等しくなります。
pHはマイナスや14を超える値になりますか？ はい。非常に濃い強酸や強塩基ではそうなることがあります。ただし、これらの値はこの計算機の標準範囲（0〜14）の外になります。
中性のpHはいくつですか？ 25 ℃では中性はpH 7で、このとき \([\text{H}^+] = [\text{OH}^-] = 10^{-7} \ \text{mol/L}\) となります。
