pH

質問

大学入試センター試験で「化学I」を受験する予定のものです。

手元の参考書に、、

1価の強酸である10^-n[mol/L]の塩酸のpHを求める.
強酸は, ふつう水溶液中で完全に電離しているので, 電離度α≒1の酸ということができる.
よって、1Lの溶液中の塩化水素HCl10^-n[mol]は100%電離して、H^+もOH^-も10^-n[mol]ずつ存在している。
以上より、[H^+]=10^-n[mol/L]で,
pH=nとなる.

ここで質問なのですが、もともと溶媒(水)がごくわずかに電離して生じさせていた10^-7[mol/L]のH^+はどうなってしまったのですか？
どうしてpHを求めるときに考慮されないのですか？

回答No.4

potachie

考慮しても良いので、一度、考慮して計算をしてみることをオススメします。
この部分が、数学のセンスと実験学である化学のセンスの一番の違いです。

化学にとっては測定できない範囲を計算しても全く意味をなさないからです。

回答No.3

htms42

＞1Lの溶液中の塩化水素HCl10^-n[mol]は100%電離して、
＞H^+もOH^-も10^-n[mol]ずつ存在している。

後半部分は誤りですね。
ＨＣｌに由来するＨ^+の濃度は１０^(-n)Mです。
ＨＣｌに由来するＯＨ^-　はありません。
水溶液中に存在するＯＨ^-　は全て水に由来するものです。

［Ｈ＾＋](全)＝［Ｈ^＋](ＨＣｌ）＋［Ｈ^+](Ｈ２Ｏ)
［ＯＨ^-」(全)＝［ＯＨ^-](Ｈ２Ｏ)

［Ｈ＾＋](Ｈ２Ｏ)＝［ＯＨ^-](Ｈ２Ｏ)

［Ｈ＾＋](全)、［ＯＨ^-」(全)　は次の平衡の式から決まります。
［Ｈ＾＋](全)・［ＯＨ^-」(全)＝１．０×１０^(-14)

［Ｈ^＋](ＨＣｌ）＝１０^(-n)Ｍ＝ｃ　であれば
［Ｈ^+](Ｈ２Ｏ)＝［ＯＨ^-](Ｈ２Ｏ)＝ｘとして
ｘ（ｘ＋ｃ）＝１．０×１０^(-14)
になります。
２次方程式ですから解くことができます。
ｃ＞０であれば
ｃ＋ｘ＞１．０×１０^(-7)
ｘ＜１．０×１０^(-7)
は明らかです。

ｎ＜６であればｃ＞１０^(-6)ですからｘ＜１０^(-8)になります。
１００倍以上の違いがありますから［Ｈ＾＋](全)≒［Ｈ^＋](ＨＣｌ）
であると考えていいことになります。

普通はｐＨ＜６であれば水の電離の影響は考えなくても構いません。
ｐＨの値を小数点下１桁で考えるのであれば充分です。
ｐＨ＝４．３という数字があれば有効数字を２桁だとしている計算を見ることがありますが「？」です。
メータによる測定値だとすると２桁ですが、［Ｈ＋］から考えた場合は１桁です。４は位取りの数字ですから有効数字に対応するのは３だけになるのです。
［Ｈ^＋］＝１０^(-4.3)
　　　　＝１０^(-4)・１０^(-0.3)　
　　　　≒５×１０^(-5)

ｎ＜６でない場合は上の二次方程式に戻れば計算できます。
これは全て高校の化学で出て来るものです。
基本から考えればいいのです。省略された結果だけを使おうとするから混乱するのだと思います。

回答No.2

happy2bhardcore

例えば数学の世界においても、10＾-1 ＋ 10＾-7 ≒ 10＾-1 とみなせます。
これと同じ理屈で、普通１０００倍以上異なる数字は無視します。

お礼

回答ありがとうございます。

「ごくわずか」なので無視したということなのですね。

回答No.1

noname#116453

nが２とか３と言うときには、10^-n＞＞10^-7なので無視できると言うだけのことです。
仮にn=6とか7と言うのであればさすがに無視できなくなりますけどね。

お礼

回答ありがとうございます。
なるほど、単に小さすぎるから無視しているということなのですね!