水素イオンとpHの関係

pHは、水質を決定する際に測定される主要なパラメータです。これは、水源が飲用目的やその他の家庭のニーズに使用するのに適した品質であるかどうかを示します。さらに、適切なpHを維持することは、一部の化学反応にとっても重要です。システムのpHは、そのシステムに存在する水素イオンの濃度に依存します。溶液中の水素イオンの濃度は、溶液1リットル中に存在する水素イオンの量（モル単位）です。 pHは、水素イオン濃度の逆数の対数値です。これが水素イオンとpHの関係です。

対象となる主要分野

1.水素イオンとは –定義、プロパティ 2.pHとは –定義、プロパティ、スケール、および測定 3.水素イオンとpHの関係は何ですか –例を挙げた説明

重要な用語：酸性度、アルカリ度、塩基性度、水素イオン、ヒドロニウムイオン、pH、プロトン

水素イオンとは

水素イオンは、水素元素のイオン形態です。これは記号Hで与えられます⁺。電子が原子に除去または追加されると、イオンが形成されます。電子が原子から取り除かれると、それは陽イオンになります。電子が原子に追加されると、それは陰イオンになります。水素は、気相の中性原子に1つの電子しかありません。水素の最も安定な同位体は、その核に陽子を含んでいます。したがって、（陽子の存在による）原子核の正電荷は、原子核が持つ唯一の電子によって中和されます。しかし、この電子が水素原子から除去されると、正に帯電した陽子だけが存在します。したがって、水素は水素イオンになります。したがって、水素イオンは陽子にすぎません。

水溶液では、この水素イオンまたはプロトンはHと結合しています₂O（水）分子。それからそれは呼ばれます ヒドロニウムイオン。ヒドロニウムイオンの記号はHです₃O⁺。このシンボルはHから作成されます⁺-NS₂Oの組み合わせ。

図1：ヒドロニウムイオンの化学構造

化合物の酸性度は、水素イオン（またはプロトン）を放出する能力によって決まります。したがって、強酸は、それらが持つすべての水素イオンを完全にイオン化して放出することができる化合物です。弱酸は、部分的にそのイオンに解離し、水素イオンの一部を放出する可能性のある化合物です。システムに存在する水素イオンの量は、そのシステムのpHを調べることで判断できます。酸塩基滴定は、主にシステムに存在する水素イオンに基づいています。塩基は、酸の水溶液に存在する水素イオンの数を決定するために使用できます。

さらに、水素イオンも陰イオンとして存在する可能性があります。水素原子は1s軌道に不対電子を持っているので、別の電子をs軌道に持って行き、軌道を完成させてヘリウム（He）の電子配置を得ることができます。それからそれはHとして示されます^–。これは、水素原子が陽子で構成されており、原子内に入射電子を中和する他の正電荷がないために発生します。

一般に、水素は他のほとんどの元素に比べて電気陰性度が低いため、陽イオンを形成する傾向があります。しかし、水素よりも電気陰性度が非常に低い金属などの元素に結合すると、陽イオンではなく陰イオンを形成する傾向があります。

pHとは何ですか

pHは、水素イオン濃度の逆数（より正確には水素イオンの活量）の対数値です。 pHは、実際にはシステムの酸性度または塩基性度（アルカリ度）を決定するために使用される尺度です。対数値は、溶液中の水素イオン濃度が非常に少ないためです。たとえば、25での純水の水素イオン濃度^oCは約10です^-7 mol / L。したがって、活性の代わりに水素イオンの濃度が考慮され、これらの濃度の識別と比較を容易にするために対数値が使用されます。 pHを計算するときは、水素イオン濃度の単位をmol / Lで計算する必要があります。

pHスケールは1から14まで変化します。pH7はシステムの中性pHと見なされます。酸のpH値は7未満で、塩基のpH値はpH 7を超えています。強酸は1〜3のpH値を示し、弱酸は4〜6のpH値を示します。システムのpH値が14に近い場合、それは考慮されます。非常に基本的です。