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pHとは?

pH(Potential Hydrogen)は水の性質を示す単位の一つです。pHは0~14の数値で表され、pH7を中性とし、7より小さい場合は酸性、大きい場合はアルカリ性となります。水道水・プール・河川放流等の基準としてpH5.8~8.6が定められており、工業用水等 各自治体で基準を設けているものもあります。

pH値を決定する要素を「水素イオン濃度」といい、水溶液にどれだけの割合で水素イオンが電離しているかで表されます。
※電離:電気的に中性な物質(H2O)が正(H+)または負(OH)の電荷をもつ原子や分子等に変化する現象。

例えば普通の水道水(上右イメージ図)で考えてみると、水、すなわちH2Oは水素と酸素が結合により非常に安定した分子として存在していますが、ごく一部に水素イオンH+と水酸化物イオンOHがイオンの形で存在しています。そのH+とOHのバランスがpHを決定し、水素イオンH+の方が多い場合を酸性、水酸化物イオンOHの方が多い場合がアルカリ性になります。

水温が一定であれば、どのような水溶液でもH+とOHの間に以下の関係が成立します。
[H+]×[OH]=Kw=10-14(=一定)

Kwは水のイオン積または水の解離定数と呼ばれ、常に10-14で一定ですので、水素イオンか水酸化物イオンのどちらか一方の値がわかれば他方の値もわかります。実際のpH測定ではH+のみを測定しpH値の目安としており、その値は次式によって定義されます。
pH=-log10[H+]

中性の水溶液の場合ですと、[H+]=[OH]=10-7ですので、pH値は-log1010-7=7となり、水素イオン濃度が10-7mol/L、つまり溶液自体に1×10-7molの水素イオンが含まれていることになります。同じようにpH8の溶液の場合、水素イオンは1×10-8molとなり、pHが1変化するだけで水素イオン濃度は対数的に増減します。

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