炭酸ナトリウムを水に溶かした時の最大Phは？

質問

炭酸ナトリウムを入浴剤用に購入しようと思い、その安全性について調べているのですが、もし、出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを水に溶かした時に、その水溶液のPｈはどのくらいになるのでしょうか？

ちなみに私は化学はまるで素人なので、出来ましたら、計算式等と共に教えていただけると幸いです。

回答No.8

masuda_takao · ベストアンサー

なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね？　迷惑だよ。

　私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
　炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L（＝10.6 g/L）である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
ナトリウム水溶液の加水分解」と同じです。

　炭酸は２段階電離をしますが、その第２段階の電離定数を Ka、水のイ
オン積を Kw、炭酸水素イオンの電離の逆反応の平衡定数を K とします。
簡単な計算から、K ＝ Kw/Ka であることが分かります。
　水溶液中で、炭酸ナトリウムはほぼ完全に電離し、生じた炭酸イオン
の一部が炭酸水素イオンに戻ろうとしますが、その割合を x とし、便宜
上 C ＝ 0.1 (mol/L) と置くと、x が 1 より充分小さいという近似の下
で x ＝ √(C/K) となります。
　水酸化物イオン濃度 [OH^-] の値が [OH^-] ＝ Cx 、水素イオン濃度
[H^+] が [H^+] ＝ Kw/[OH^-] ですから、以上を用いて
[H^+] ＝ √(Ka・Kw/C)
...となります。さて、pH は常用対数 log を用いて
pH ＝ log(1/[H^+])
と定義されますから、あとは数値を放り込んで計算するだけです。
　代入すべき数値は、
Ka ＝ 4.7×10^{-11} (mol/L)　；炭酸の第２段階電離定数
Kw ＝ 1.0×10^{-14} (mol^2/L^2)　；水のイオン積
...と上記の C ＝ 0.1 (mol/L) です。これらを用いて、求める値は
pH ＝ -1/2・log(Ka・Kw/C) ＝ 11.7（有効数字３桁）
です。常温（25℃）での中性だと pH ＝ 7.0 、人間の体液における
値の典型値が pH ＝ 7.4 だから、かなり強い塩基性ですね。
　濃度を C ＝ 0.001 mol/L（上記の 1/100）にすると、pH ＝ 10.7
くらいになります。

　参考までに、白馬八方温泉の温泉水の値で、pH ＝ 11.3 くらいだそう
です。かなり強いアルカリ性の温泉も存在します。
http://www.goryukan.jp/spa/index.html
　入浴剤として使う場合の注意としては、強アルカリ性の温泉に入浴す
るときの注意点と同じです。当該の温泉地に問い合わせてみては如何で
しょうか？

参考URL：

http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture5/lect3052.html

お礼

なるほど、なるほど。大変に判り易い説明ありがとう御座いました。
私の様な素人にも理解可能な文章でスムーズに理解できました。

masuda_takao様の真摯な態度、私も参考にさせていただきます。
ありがとう御座いました。重ね重ね御礼申し上げます。ｍ（＿＿）ｍ

補足

pH ＝ -1/2・log(Ka・Kw/C)
これこそ、求めていた物です！！

Na2CO3 10.6g/L → C=0.1 mol/Lであるなら、
Na2CO3　210g/L（製品安全データシートの溶解性の項目より） → C≒2mol/L
であるなら、
Na2CO3飽和水溶液のpH=12.50-0.19=12.31となるということですね。

回答No.13

ht1914

お節介かもしれませんが参考までに。

炭酸ナトリウムの溶解度は温度によってかなり大きく変化します。結晶水の数によっても変化します。無水塩を用いると書かれていますね。無水塩はソーダ灰とも呼ばれているもので炭酸水素ナトリウムを加熱して作りますので元の製法ははソルベー法（アンモニアソーダ法）です。洗濯ソーダと呼ばれているものが十水塩です。七水塩とか一水塩もあります。安定なものも分解しやすいものもあります。水溶液から沈殿させるときの温度によって水和水の数が変わります。溶解度のデータを調べるときには温度と水和水の数に注意して下さい。十水塩の方が無水塩よりも溶解度が大きいです。＃８の解答の中に０．１ｍｏｌ／Ｌ＝１０．６ｇ／Ｌという数字があります。無水塩は常温でこの２０倍程度溶けます。

回答No.12

ht1914

もう一つ追加します。
質問されている方は働きの強さはｐＨで判断できると考えておられるようですね。だから逆にｐＨがそれほどでもないという数字を見ると安全だと思ってしまいそうです。それも怖いのです。ｐＨメータで測って数字が出ればそれが万能になってしまう可能性があります。ｐＨはふつう薄い溶液にしか使いません。それは酸性以外の効果が混ざってこないように配慮しているという面があります。（メータも０～１４しか目盛りがついていないと思います。この範囲に来るように薄めて使うという意味だと思って下さい。）

酸の方が分かりやすいです。
酢酸は弱酸です。０．１ｍｏｌ／ＬでｐＨ＝３ぐらいです。濃いと酸の働きは弱くなります。でも瓶に入った試薬の酢酸が手にかかると痛いです。キズでもあれば飛び上がります。
もっと言えば濃硫酸も弱酸です。水がなければ通常の酸としての働きは充分出でてきません。でも濃硫酸は希硫酸にない強い働きを持っています。よく学校でやる実験があります。砂糖に濃硫酸を掛けると徐々に黒くなり気体を発生して来ます。最終的には真っ黒い炭になってしまいます。塩素酸カリウムのような酸化剤を砂糖に混ぜておいてから濃硫酸をかけると発火します。濃硫酸が皮膚についた場合の水ぶくれは治るのに時間がかかります。でも濃硫酸の酸性は酢酸水溶液よりも弱いです。

回答No.11

ht1914

＃８の方へ
難しい計算をしてｐＨ＝１１付近を出されていますね。この値は＃２ですでに示しています。質問されている方はそれでは納得されていないのです。計算されたのは０．１［ｍｏｌ／Ｌ］のときですね。質問されている方は飽和溶液のｐＨです。

私は入浴剤が念頭にあるにしろそういう場面を想定する必要がないと考えたのです。入れ間違ったにしろスプーンに何杯のレベルです。バケツで入れることを想定してその計算に付き合う気はありません。
おまけに炭酸ナトリウムを入れる必要もあまり感じていません。
温泉のアルカリ性に対する信仰があるようです。

水酸化ナトリウムの溶液が手につくとぬるぬるします。これは既に皮膚の脂質が解け出しているからでしょう。手荒れというのもこれとつながっているでしょう。脂肪が加水分解されてセッケンになっているからだと書いている本もあります。

強いアルカリ性の溶液の感触を試したいのであればマジックリンのようなしつこい油汚れを落とすためのきつい合成洗剤を素手で触ってみられたらどうですか。手袋着用のことと書いてある洗剤がかなりあるはずです。風呂で一度セッケンの変わりに使って皮膚がどれだけすべすべになるか試してみるのも面白いですね。赤くただれてしまうかもしれませんがその点は自分で判断してもらうしか仕方がありません。「美人の湯」というのはアルカリ性で皮膚の古い層を取り除いてくれるというのが効能だというのですが。でも成分は炭酸水素ナトリウムです。

私は基本的に温泉の効能については疑問を持っています。ラヂウム温泉とかラドン温泉とかが効能があるように未だに書いてあること自体「？」です。保健所が何十年も前に効能があるように認めたのかもしれませんが放射性物質に効能があるように宣伝するのですからおかしいです。

回答No.10

Ichitsubo

素人の方に計算を示してpHの値を提示したところで、意味のないことだと考えましたから。

ht1914さんや、anthraceneさんは私から見れば私以上の専門家でいらっしゃるのですが、どなたも計算をお示しになりません。
理解していただけないことを分かっているからです。そのためにこの系の定数を調べるのは手間ですからね。25℃での値なら資料も多いのに40℃のデータでは……

もうせっかくなので、40℃のお湯に炭酸ナトリウムを飽和させて簡易pHメーターで計ってはいかがですか？
これだけ止めなさいと言われても耳を貸すつもりが無いのであれば、今後炭酸ナトリウム風呂に入ることになるのでしょう。ならばpHメーターくらい用意しておいてもいいと思いますがね。

回答No.9

noname#21649

＞東京都の一般的な水道水と言
余計わからなくなりました。
加えている塩素酸ソーダの濃度と炭酸の濃度とが関係します。
数値計算自体は8番の方が答えていますが.これは炭酸や無機塩を含まない場合で含む場合には大きく変化する場合があります。
この無機塩の関係する化学種とその乖離定数をどのように想定するかで答えが変わります。

回答No.7

Ichitsubo

>水溶液のPｈはどのくらいになるのでしょうか
>「安全なPhを維持できる」
>にどの程度のｐｈになり

いろいろお好きな書き方をされているようですが、「pH」が正式でありこれ以外はすべて間違いですのでお気をつけください。

また、pHも確かに危険性の指標にはなりますが、それだけでは片付けられない部分もかなりあります。「化学はまるで素人」なのでしたらこれまでに誰からも支持を得てないことをふまえて、炭酸ナトリウムを入浴剤に使うことはやめておいた方がよいでしょう。
炭酸水素ナトリウムなら素人でも大丈夫とは思いますけれど。

お礼

アドバイスありがとう御座いました。

補足

＞炭酸水素ナトリウムなら素人でも大丈夫とは思いますけれど。

なるほど。

ただ、もしご存知ならまずは「質問の趣旨」たる炭酸ナトリウム飽和水溶液のｐHの予測される範囲を示してはいかがでしょうか。その後に炭酸水素ナトリウムの理論値を示してくださると「おお！そうなんだぁ、、流石「専門家」で「自信有り」のお答えだ。確かにその通りだ」となったのですが、残念ながらIchitsubo様のお答えには何一つ具体的なことが書かれていないため、書かれていることに説得力がないように感じられますよ。

書かれている内容でも専門家であることをお示しになってはいかがでしょうか。

回答No.6

ht1914

成分表示に炭酸ナトリウムと書いてあったから使うということですね。でも炭酸水素ナトリウムの方が主成分で量も多いということです。＃４の解答にもあるように多くても炭酸ナトリウムは炭酸水素ナトリウムの１／１０以下というのですから使う必要はないというのも安全の考え方です。間違って多く入れた場合のことを想定しているのであれば使わないのが一番です。炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムがごっちゃになるかもしれないと思っておられるのでしたら使わない方が良いです。炭酸ナトリウムでなくてはならない理由がないのですから。「化学は素人である」といわれていますが安全を考える方向が違うように思います。また安全対策としては入れすぎをチェックする方法を調べておくことです。

＞比較的アルカリ度の高い炭酸ソーダを使う必要性があるから・・・

私は必要性はないと思っています。

＞「皮膚がいくらか溶けた気がします。」
でも、飽和水溶液でも、その程度のｐｈなんですね。すこし安心です。

危険というのでどういう事を想定されているのですか。これでたいしたことはないと判断されるというのは。まさか指を入れると溶けてなくなるなんていうのを危険と思っているのではないでしょうね。ｐＨ＝１３～１４の水酸化ナトリウムでも手にかかっても大丈夫です。すぐに洗えばどうって事はありません。でも手に小さなキズがあると痛いです。しぶきが目に飛ぶとえらいことになります。加熱した水酸化ナトリウムも怖いです。危険の想定はｐＨだけではありません。

後は「お好きなように！」としか言いようがありません。

お礼

化学を学んでいる方とのコミュニケーションって以外と難しいですね。

化学を学んでいる人々がどういう思想を持っている人が多いのか勉強する必要性を感じました。（よい意味で意味でいっているのでわるい意味に取らないでくださいね。）

長らくお付き合いいただきありがとうございました。

補足

ht1914さん！
文字でのやり取りって難しさを実感しています。日常会話ですと、会話のちょっとしたニュアンスから相手の話の真意を把握できる場合もあるのですが、文字でのやりとりでは、もうすでにｈｔ1914さんの主観（感情）のバイアスを止めるすべは、私にはないようです。

ｈｔ1914さんが「黒」と見れば、私がどのように書いても「黒」いことを成り立たせる理由にしか見えないようですね。とても残念でなりません。

ちなみに、「皮膚がいくらか溶けた気がします。」の意味する所は多様ではないでしょうか。私は「皮膚」＝「皮膚の表面の皮脂」と解釈しました。（アルカリ鉱泉では皮脂の分解を目的としているのでこれは自然なことです）しかし、ｈｔ1914さんは「指が溶ける」と私が解釈していると取らなければならない何らかの理由に支配されています。これでは、コミュニケーションとして成立しません。

私には、ｈｔ1914さんがなぜ旋毛を曲げてしまわれたのか理解できません。
しかし、お気に触られる表現等ありましたらお詫び申し上げます。

回答No.5

anthracene

炭酸ナトリウムの濃い溶液に浸かるのはアルカリ性が高すぎで危険だと思いますよ・・・
飽和水溶液だと、皮膚がいくらか溶けた気がします。
おそらく温泉のアルカリ泉のことを念頭に置かれているのだと思いますが。

炭酸水素ナトリウムのような弱塩基のpHを計算するのは、質問者さんが思っているほど簡単なことではありません。
素人さんということですが、理解できない式を説明するのは専門家としては避けたいところです。
高校レベルの化学の知識はありますか？
ご自身orご家族の化学の参考書があれば、それを見れば考え方は載っているはずですが、肝心の炭酸水素ナトリウムの電離定数などのデータが記載されているか怪しいなぁ。
あと、当然ながらお湯で使うのでしょうから、電離定数が一般的な常温のデータと違いますから。

他の方もコメントされていますが、重炭酸水溶液程度なら人体に害は無いと思います。pH８-9程度なら問題は無いでしょう。
一番確実なのは、入浴剤の成分表示を調べて、それと同程度の量にできれば安全ですが。

ご参考にされた以前の質問では食塩も入れているようです。
近所の温泉に単純塩化ナトリウム泉とかいうのがあって、ほとんどただの塩水（なめると海の水みたい）というのでした。なんに効くのか分かりませんが。

お礼

ありがとう御座います。

補足

＞炭酸ナトリウムの濃い溶液に浸かるのはアルカリ性が高すぎで危険だと思いますよ・・・

むむむ、やはり、私の日本語が悪くて勘違いされていますね。炭酸ナトリウム飽和水溶液につかるような人体実験はしませんよ（笑）。

＞皮膚がいくらか溶けた気がします。

でも、飽和水溶液でも、その程度のｐｈなんですね。すこし安心です。

質問の趣旨はある意味、危険な？？炭酸ソーダを扱う以上、その危険性の一つとして飽和水溶液のPhを知りたいということにつきます。

くれぐれも人体実験しよう（笑）ということを趣旨とするものではありませんよ・・

＞高校レベルの化学の知識はありますか？
ご自身orご家族の化学の参考書があれば、それを見れば考え方は載っているはずですが、肝心の炭酸水素ナトリウムの電離定数などのデータが記載されているか怪しいなぁ。
あと、当然ながらお湯で使うのでしょうから、電離定数が一般的な常温のデータと違いますから。

うーむ、どうやら、自分で飽和水溶液を作って安全性を確認する方がはやそうですね。その理論的裏付けを取りたかったのですが。（高校化学の知識は今はなきに等しいです）

回答No.4

indoken

> ホームページの「美人の湯レシピ」を
を見てきました。
> まるで素人
ということですので申し上げますが、「美人の湯レシピ」によると、
主成分は重曹（炭酸水素ナトリウム）で炭酸ナトリウムは多い例でも１０分の１以下ですね。
ですから、「出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを溶かしたときのｐHは？」と言う質問自体、意味がありませんよ。
重炭酸ナトリウムを溶かしたときのｐHについては、すでに回答されているとおりで十分でしょう。

補足

すいません。私の日本語が悪くて誤解されたかな？？、それとも、答えがなかなか出てこないで、質問の意図を探るような補足ばかり要求されるということは、実はしてはいけない質問だったんでしょうか。

「出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを溶かしたときのｐHは？」の言葉の真意は比較的アルカリ度の高い炭酸ソーダを使う必要性があるから、「その危険性の一例として」、故意にあるいは重過失で危険な高濃度の炭酸ソーダ水溶液を作った場合に「具体的に」どの程度危険なPhになるのかをしりたいだけなのですが、そのような極論で一つの安全性を検討する事は意味がないのでしょうか。

はぁぁ・・どのように書けば判ってもらえるのでしょうね・・

回答No.3

ht1914

＞入れる適量さえ守れば「安全なPhを維持できる」ということですね？ちなみに、その適量は知る事が出来たのですが、問題は極論としての「入れすぎた場合」にどの程度のｐｈになり、「どの程度危険か」を知りたいと考えています。

炭酸ナトリウムを入れる目的は何ですか。アルカリ性ですか。発泡剤ですか。
適量は知ることが出来たということですがどうやって分かったのですか。いくらぐらいになりましたか。適量というのは目的によって変わります。

発泡入浴剤は水に溶けて泡を出すようになっています。炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムは酸と反応して二酸化炭素を出します。以前見た解説では固体の酸と混ぜて固めてあるということでした。混ぜるときに水を使うことが出来ないはずですからアルコールのようなものを使っているのだと思います。

私は発泡剤として使うのであれば重曹（炭酸水素ナトリウム）でいいと思うのですが。

補足

炭酸ソーダを入れる目的については以前の質問を参考にしてください。発泡は今回は目的としません。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2480570.html

適量については「せっけんライフ」と言うホームページの「美人の湯レシピ」を参考にしています。もし、このホームページの情報に間違い等あれば、教えていただければ幸いです。