クエン酸水のpH

質問

手作り化粧水を作ろうと思い、任意のpHになるようなクエン酸水を作りたいのですが、数学・化学に疎く、計算方法がわかりません。

クエン酸はpKa = 2.87だそうです（Wikipediaより）。

簡単に計算できるのであれば教えていただきたいですが、理系に疎い私なのでややこしいようでしたら、

水100mLに対して、

pH = 3、
pH = 4、
pH = 5、

それぞれ何gのクエン酸を入れればよいかを、教えていただきたいです。

それとも、pH試験紙を用いながら調整したほうが無難でしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.1

nious · ベストアンサー

正確に調製したいならpHメーター等を使う必要がありますが、

およそでよいなら次の式で近似出来ると思います。

クエン酸は3価の酸ですが、

pK1＝3.13、pK2＝4.76、pK3＝6.40 (25℃)

第2解離以降を無視すると、

濃度：C≒10^(pK1-2pH)＋10^(-pH) より、

クエン酸 0.1・C・M (g) に純水を加えて100mlに調製したらよいと思います。

クエン酸が無水物の場合なら M＝192、1水塩の場合なら M＝210 で計算します。
(※ pK1は温度により変わります。)

尚、かなり微量になりそうなので、10倍量を加えて1Lにした方が誤差は小さくなるでしょう。

お礼

ご丁寧にありがとうございます。
第◯解散…は現在調べている途中ですが、この場合は無視してよいものなんですね？
0.1は、0.1mLのことですよね。

さっそくExcelを使って計算してみました。

1L、pH=4とすると、

C=10^(3.13-2*4)+10^(-4)=0.00011349

1*0.00011349*192 = 0.021790009 (g)

これで計算はあってますでしょうか？
1リットルの水にクエン酸0.02グラムとは・・・本当に微量なんですね。弱酸の場合は調整が大変そうです。笑

もし間違っていた場合はまた教えていただけるとありがたいです。

回答No.3

skydaddy

クエン酸のような多カルボン酸でいろいろなpHを作っても、ちょっとした要因でpHが動き、精度良く調整するのは難しいです。むしろ、クエン酸とクエン酸ナトリウムを使ったクエン酸緩衝溶液にして調整する方がいいと思います。

それぞれを水溶液にするときの配合と、２つの原液の混ぜる割合とpH（3.0～6.2）がこちらに載っています。
http://www.geocities.jp/science_soul/science/exp/buffer.htm
（このクエン酸ナトリウムは、３ナトリウムです。）

クエン酸３ナトリウムもクエン酸同様に食品添加物です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%82%A8%E3%83%B3%E9%85%B8%E3%83%8A%E3%83%88%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0

お礼

市販の化粧水の成分一覧に、よくクエン酸と共にクエン酸Naが書いてあるのを見ます。そのためだったんですね！
手作り化粧水の作り方を紹介しているページでは、重曹で中和する方法も見受けられ、今ようやく色々と納得しているところです。
pH=5付近で調整する時はクエン酸Naや重曹などが必須のようですね。参考になりました。ありがとうございます！

回答No.2

nious

#1です。

0.1とは100ml＝0.1Lからです。

クエン酸が無水物ならそれでよいで瓦斯。

より正確に求めたい場合には面倒でも次の式を計算してください。

特にpH＝5では非常に希薄なので誤差が生じるようです。

C＝[H^+]・([H^+]^3＋K1[H^+]^2＋K1K2[H^+]＋K1K2K3)/(K1[H^+]^2＋2K1K2[H^+]＋3K1K2K3)

[H^+]＝10^(-pH)、K1＝10^(-pK1)

です。よろしく銅像。

お礼

pHに色々な数値を入れてやってみました！たしかに中性に近づくほど誤差があるようですね。
ご丁寧に教えてくださって、大変助かりました。ありがとうございます！