pHの計算方法

質問

お忙しいところ恐縮ですが、

下記のイオンが存在する場合のPHを計算したく、計算方法についてご教授お願い致します。

Na 0.33 mg/L
SO4 1.3 mg/L

回答No.3

htms42

ＮａのイオンということですからＮａ^+
ＳＯ４のイオンということですからＳＯ４^2-
のことですね。

これらのイオンが水中にあるときのｐＨはいくらかという質問だということになります。
答えは「分からない」です。

水溶液中に正の電気を持ったイオンがあれば必ず負の電気を持ったイオンが存在しなければいけません。正の電気の総量と負の電気の総量は等しくなければいけないのです。これは自然法則の1つです。
質問文ではＮａ^+とＳＯ４^2-とが同じ容器に入っているのか別の容器に入っているのかが分かりません。
どちらの場合も電気量の総量は正負つりあいません。
反対の電荷を持つ別のイオンが存在しているとしなければありえないのです。酸性、アルカリ性の強さはその別のイオンの種類によって決まります。Ｎａ^＋の相手がＯＨ^－であるのかＣｌ^－であるのかによって変わってきます。ＳＯ４^2-であるのか、ＣＨ３ＣＯＯ^－であるのかでも変わってきます。

質問者様は水酸化ナトリウム水溶液がアルカリ性である原因はナトリウムイオンが存在するからだ、硫酸水溶液が酸性であるのは硫酸イオンが存在するからだと考えておられるのではないでしょうか。それがこういう質問をされた理由であるのではないでしょうか。
水酸化ナトリウム(ＮａＯＨ)水溶液がアルカリ性であるのはナトリウムイオン(Ｎａ^+)ではなくて相手の水酸化物イオン（ＯＨ^－)の存在によるものです。硫酸(Ｈ２ＳＯ４)水溶液が酸性であるのは硫酸イオン（ＳＯ４^2-）ではなくて水素イオン（Ｈ^+）の存在によるものです。（ｐＨは酸性の原因であるＨ＋の濃度を表している量です。ｐＨのＨは水素イオンＨ^＋のことです。）
Ｎａ＋もＳＯ４^2-もそれ自体では酸性、アルカリ性に関係がありませんので＃２では中性（ｐＨ＝７）と解答されています。
（ｐＨ＝７というのは酸性の原因であるＨ^+とアルカリ性の原因であるＯＨ^-とが同じ濃度で存在するという場合の値です。）

＃１ではＮａ＋の相手をＯＨ^－だと勝手に決めてしまっっています。
Ｎａ^＋に相当するだけの大量のＯＨ^－が必要です。普通の水の中には存在しません。Ｎａ^＋と一緒に持ち込まない限り存在しません（「水の成分のひとつだからいつでも存在する」と考えるのは間違いです）。
これは結局、水酸化ナトリウムを溶かしたと考えるのと同じことです。ＳＯ４^2-の場合も同様です。硫酸Ｈ２ＳＯ４水溶液だとして計算しています。
ｄｏｃ　ｓｕｎｄａｙ様はこういうことは全て承知の上で意地悪く回答されているのです。

※水とナトリウムだけということで考えるのであれば
金属ナトリウム（ナトリウムイオンではありません）を水に入れるということになります。
その場合はＮａＯＨが出来ます。でもＯＨ^－だけが増えるということが起こればＨがあまってきます。
２Ｎａ＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋Ｈ２
の反応がが起こり、気体の水素が発生する事になります。

お礼

有難う御座いました。
もっと勉強しまた質問致します。

回答No.2

nious

どちらもpH=7です。(22℃)

回答No.1

noname#160321

他は水、水素イオン、水酸化物イオンしかないならば、以下の様になります。
１.　Ｎa 0.33mg/Lは Ｎaの原子量 22.99 から 0.01435 × 10^-3 mol/L =14.35 × 10^-6 mol/L.
この辺りになると水の解離平衡値、[Ｈ+][ＯＨ-]=10^-14 (mol^2L^-2)　…　(1)
がもろに効いて来るのでややこしくなります。
つまり、[Ｎa+]＝14.35×10^-6 mol/L 、[Ｎa+] ＋[Ｈ+]=[ＯＨ-] … (2)
で(1)と(2)の連立方程式を解いて、[Ｈ+]を求めてからpＨを算出して下さい。
２.も同じで、ＳＯ4^2-の式量が 96.06なので、1.3mg/Lは 13.53 × 10^-6 mol/L
[Ｈ+] = ２[ＳＯ4^2-] + [ＯＨ-]　…(3)
(1)と(3)の連立方程式を解いて下さい。
１.も２.も式二つに未知数二つなので解けるはずです。^^
メンドイから計算はパスね。
m(_ _)m

お礼

有難う御座いました。
計算方法　少し勉強してみます。