20%NaOH水溶液のpHっていくらになるのでしょうか?かなり値が高くなるとは思うのですが。教えてください!

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A 回答 (5件)

水酸化ナトリウム水溶液の密度は、室温で約 1.2 g/mL です (細かい値は


理科年表 や 化学便覧 基礎編 II をお調べ下さい)。20%水溶液1L の質量は
約 1200 g、溶けている NaOH は何グラムか計算すれば、NaOHのモル濃度が
決まります。完全解離として、OH-のモル濃度から pOH を求め、pH に換算
すれば良いでしょう。
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この回答へのお礼

助かります、loveoboさん。どうもありがとうございました。

お礼日時:2002/01/17 03:07

rei00 です。

私からも少し補足しておきます。

ma-mu さん:
> 理論上14を超えてしまいましたが良いのでしょうか?
 pH が 14 を越えても良いかどうかについては Zincer さん,loveobo さんの回答がありますのでお分かりと思います。
 ところで,ma-mu さんはpHの範囲について教わった事がおありでしょうか?おそらく○~○といった形では習っていないと思います。つい,1~14 等と考えてしまいますが,これは水のイオン積(Kw)が 1.0x10^(-14) なので,通常そうだと言うだけで理論的にこの範囲というわけではありません。実際に習っているのは,中性の水の pH は 7,pH < 7 で酸性,pH > 7 でアルカリ性と言った事だけのはずです。

Zincer さん:
> 20W/V%(V:容積(ml単位)の意味)
loveobo さん:
> 生物系では溶液をW/Vで表すことが多いようです。
 そうですね。生物系では,主として固体の量は g で量り液体量は ml で量る事から,固体/液体の場合は W/V% になりますね。
 ただ,化学系ではどうでしょうか。何もなく%だけがあった場合,W/W% と考えるのが普通のようにも思いますが。
 なお,「第11改正 日本薬局方」(チョット古いですが)には,『重量百分率は %,重量対容量百分率は W/V%,容量百分率は V/V% 及び容量体重量百分率は V/W% を用いる。また百万分率は ppm の記号を用い,通例,重量対重量百万分率を示す。』の規定があります。つまり,%だけであれば重量百分率の意味であり,それ以外の場合は W/V 等を明記しなければいけない事になっています。
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>理論上14を超えて


1~14をはみ出すpHに違和感があるかもしれませんが、原理的に
その範囲に限られるわけではなく、タンクローリーで流通する NaOH や
HCl は、完全解離を仮定すると、pH 15.2 (NaOH)/pH -1.1 (HCl) ほど
になります。ただし、あまり高濃度になりますと、Zincerさんが指摘
されたように完全解離からズレてきますし、厳密なpH値が実践的な
意味を持つ場面は少ないと思います。

化学の分野で得に断らない%表示は、溶液ならW/W、気体ならV/V
と認識していますが、生物系では溶液をW/Vで表すことが多いようです。
化学屋の私も、反応槽の容積効率に注目するときはW/V%で言うことが
ありますが、書くときは [L/kg] などを使う(%表示の混乱を避ける)
ようにしています。
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取りあえず答は得られたみたいですが一言...


皆さんは専門家過ぎて難しく考え過ぎです。
「20%NaOH水溶液」とありますがこの%が曲者で二つの解釈ができます。

1)20W/W%(W:重量の意味)
つまり溶液100g中に溶質が20g溶け込んでいる濃度
この場合他の方の回答にあるように、mol濃度などに換算する場合、密度などの溶液の物性値が必要になります。

2)20W/V%(V:容積(ml単位)の意味)
こちらの方が簡単で、溶液100ml中に溶質が20g溶け込んでいる濃度
要するに「200g/L」(ma-muさんの求めている溶液はこちらの方と思います。)
化学屋さんの表記をすれば
NaOHの場合(式量:40g/molですから)
5mol/L=5N-NaOH水溶液
と言うことです。
かなりの高濃度ですので取り扱いにはお気を付け下さい。

>理論上14を超えてしまいましたが良いのでしょうか?
と、ありますが完全解離と仮定すると1N(規定)の「OH-」溶液のpHが14ですから明らかに超えています。厳密に言えば活量係数を考慮する必要がありますが5Nで14を下回ることはないと思います。(数値未確認の為、自信無し)

それともう1つ。
実際のpHをガラス電極のpHメータ等で測定しないようにして下さい。ガラス電極を痛めることになります。
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この回答へのお礼

丁寧な回答ありがとうございました。

お礼日時:2002/01/18 02:13

 loveobo さんの回答がありますので充分かとは思いますが・・・・。



 どの程度の精度で pH をお知りになりたいのかにもよりますが,およその数値であれば次の様にして求める事も可能です。

 20% NaOH 水溶液ですから,NaOH 20 [g] と水(H2O)80 [g] です。ここで,水 80 [g] は 80 [mL] と考えられますから,NaOH が溶けている事による体積変化を無視すると,モル濃度は 20 [g]/40 [g/mol]/0.08 [L] となります。後は,pOH を求めて pH を求めれば良いですね。

 ちなみに,loveobo さんの方法と私の方法では小数点以下2桁まで同じになります。後は,どの程度の精度の数値が必要かによって考えて下さい(勿論,loveobo さんの方法が正確な数値を与えます)。

この回答への補足

理論上14を超えてしまいましたが良いのでしょうか?重ね重ねすみませんが、お教えください!

補足日時:2002/01/17 20:48
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またさらにこれを水(pH7とした場合)で薄めた場合のpH値の計算方法も教えてください。

初歩的な質問で申し訳ありませんが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

計算自体は良いかと思います。

ということで気付いたことを2つほど。

・解答の記述方法にも気を配りましょう

記述式の解答を書く場合、読んでもらう人がいるということを忘れないで下さい。
たとえばはじめの方で書いていなかった水溶液の体積(1L)もそうですが、
質問者様にとっては記述の必要のないくらい当たり前のこと
と思っても、読んでいる人からすると飛躍している印象があるところがあります。
また、読んでもらうような代物でないとしても、あまりにも省略すると
自分で記述していて自分で勘違いすることもあります。

例えば、
> 水酸化ナトリウムは40g/molなので、4gだと0.1mol。  …1
> mol濃度は0.1/1で0.1。 …2
> pOH=log(1/mol濃度)で1  …3
> pH=14-pOHで13.0  …4

2行目で計算しているのは何のモル濃度でしょうか?また単位は何ですか?
3行目でpOHを計算しているところを見ると、2行目ではOH-のモル濃度を
計算しているようですが、そうすると、一つ重要なことを書き忘れています。
水酸化ナトリウムのモル濃度とOH-のモル濃度は一致するのでしょうか、
ということです。
また3行目の式で、(1/mol濃度)と表記していますが、自分は初見では
1/molという単位に換算した濃度と読めてしまい、これは何を意味しているのだろう?
と思ってしまいました。実際にはモル濃度の逆数のことを意味しているのでしょうけれど、
式の中に言葉があるのは不自然です。そしてこれについては(1/x)として
式の外に(x…OH-のモル濃度)と記したほうが読む方の勘違いは少なくなりますよね。

・この問題の有効数字はいくつですか?

log2なりlog5なりを電卓で出せば、数字は何桁か出てきます。
でもそこまでの桁数で表記しなければならないものなのでしょうか。
逆に、pH=13.69897と書いていますが、最後の桁の数字まで信憑性のある
数字なのでしょうか?時間があれば、そのあたりも考えてはいかがでしょうか。

計算自体は良いかと思います。

ということで気付いたことを2つほど。

・解答の記述方法にも気を配りましょう

記述式の解答を書く場合、読んでもらう人がいるということを忘れないで下さい。
たとえばはじめの方で書いていなかった水溶液の体積(1L)もそうですが、
質問者様にとっては記述の必要のないくらい当たり前のこと
と思っても、読んでいる人からすると飛躍している印象があるところがあります。
また、読んでもらうような代物でないとしても、あまりにも省略すると
自分で記述していて自分で勘違いす...続きを読む

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Aベストアンサー

仮に水の量を1リットルとして計算します。
pH7.5の水では[H+]=10^-7.5=3x10^-8 (mol/l)です。
これを、pH6にするためには、1x10^-6 (mol/l)にすればよいことになります。
加える塩酸などの量は、全体の体積からすれば極めて少量ですので、これらを加えたことによる水の体積増は無視します。また、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウムは完全に解離すると考えてよいでしょう。
そうすれば、1x10^-6 - 3x10^-8 = 0.97x10-6 mol のH+を加えればよいことになります。
これに35%塩酸を用いるならば、
(0.97x10-6)x(35.5/0.35)=9.8x10^-5 (g) =約0.1 (mg)
ということになります。
1立方メートルの水であれば、100 (mg)ということですね。なお、ここでの35.5/0.35は塩酸の場合に1(mol)のH+を発生させるのに必要な量(g)です。

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水酸化ナトリウムの場合には、OH-の濃度を考える必要があります。pH7.5においては、[OH-]=3x10^-7 (mol/l)であり、pH9においては、[OH-]=1x10^-5 (mol/l)になります。したがって、1リットルあたり、0.97x10^-5 molのOH-を加える必要があります。
計算すれば、(0.97x10^-5)x(40/0.24)=1.6x10^-3 (g)
つまり、1リットル当たり1.6 (mg)ということになります。

現実問題としては、No.1のご回答にもありますように、水温の問題や、原水の成分(原水がバッファーになっている可能性の有無など)の問題もありますので、あくまで目安とお考え下さい。
なお、この程度でしたら、Excelなどの表計算ソフトの関数を使っても計算できると思います。

ちなみに、蛇足になるかもしれませんが、No.1のご回答にあるpkaというのはpKaであり(Kは大文字イタリック)、酸解離指数と呼ぶのが妥当だと思います。現実問題として、ご質問の範囲内では完全解離と考えてよいでしょうから考慮する必要はないと思います。

仮に水の量を1リットルとして計算します。
pH7.5の水では[H+]=10^-7.5=3x10^-8 (mol/l)です。
これを、pH6にするためには、1x10^-6 (mol/l)にすればよいことになります。
加える塩酸などの量は、全体の体積からすれば極めて少量ですので、これらを加えたことによる水の体積増は無視します。また、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウムは完全に解離すると考えてよいでしょう。
そうすれば、1x10^-6 - 3x10^-8 = 0.97x10-6 mol のH+を加えればよいことになります。
これに35%塩酸を用いるならば、
(0.97x10-6)x(35....続きを読む

Q炭酸ナトリウムを水に溶かした時の最大Phは?

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。

A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

 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。

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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...続きを読む


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