水酸化ナトリウム水溶液のpH値について教えてください。

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質問者：nakamelo223
質問日時：2010/06/09 16:14
回答数：4件

水酸化ナトリウム水溶液のpH値について教えてください。

まず、2%水酸化ナトリウム水溶液とは、2%の水酸化ナトリウムの入った水溶液でよろしいんですよね？
4gの水酸化ナトリウムの入った水溶液のpH値はpH10ということは分かったのですが、
計算すると0.4%水酸化ナトリウム水溶液ということでいいのでしょうか？

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。

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回答 (4件)

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No.4ベストアンサー

回答者： Charlie24
回答日時：2010/06/10 14:02

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。

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この回答へのお礼

ありがとうございました。
また計算式の書き方等、細かなご指摘も役にたちました。
ありがとうございます。

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お礼日時：2010/06/10 18:02

No.3

回答者： Charlie24
回答日時：2010/06/10 13:03

思ったよりかは基礎知識がありそうですが、ちょっと記憶があいまいなところが

あるようです。なので、こちらを読んだ後、教科書やテキストなどで
復習をしてください。

・pHとは
仰る通り、水素イオン濃度指数のことです。
塩酸や硫酸などの酸は水溶液でH+を放出します。このH+が水溶液にどれだけあるか
というものはH+の濃度[H+]（単位はmol/L）で表現できます。
ただ、[H+]の濃度範囲はかなり広いことから、H+の濃度を表す指標として、
pHというものを決め、pH=-log[H+]としたのです。

ということはpHを求めるためにはH+のモル濃度が計算が出来るということとなります。

#2の補足で、0.4%の水酸化ナトリウム水溶液のpHの計算を行っていますが、
水溶液の濃度計算をする場合、溶液の体積で考えるのであって、
溶媒の体積で考える必要はありません。
なので、水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は0.1/1=0.1molLになります。
そうするとpOHはきれいな数字になりますよね。
そして、pHも計算できるかと思います。

最後に、2%水酸化ナトリウムのpH値の計算ですが、こちらはlog2あるいはlog5の値が
必要になりそうですね。また100倍に薄めた場合のpHの変化はこれまでの考えを応用すれば
できるかと思います（ちなみに2%水酸化ナトリウムのpH値が13.7だとしても、
100倍に薄めた溶液のpHは12.7にはなりません）。

この回答への補足

ご丁寧な回答ありがとうございます。
早速、計算をしなおしてみました。

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

2%水溶液も同様に、
mol濃度は0.5/1で0.5
pOH＝log（1/mol濃度)で0.3010
pH＝14-pOHで13.69897

これを100倍に水で薄めると言うことは、水酸化ナトリウム
mol濃度は0.5/100で0.005
pOH＝log（1/mol濃度)で2.3010
pH＝14-pOHで11.69897

と言うことでしょうか・・・？

補足日時：2010/06/10 13:31

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No.2

回答者： Charlie24
回答日時：2010/06/09 20:06

丸投げに回答するほど優しくはないですが、

ちゃんとついてきてくれれば最後までつきあいます。
そのつもりで。

基礎知識が不足しているようなのでいくつか質問を。
まず、pHとは何か説明できますか？
またここでは水酸化ナトリウム水溶液の話ですが、
これが塩酸だったら計算できますか？

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
pHとは水素イオン濃度指数の事ですよね？
大きくなるとアルカリ性が強くなる。

塩酸のpH値は同じく計算できません。。

調べてみて下記の計算をしてみたのですが、正しいでしょうか？
4gの水酸化ナトリウムを1Lの水に溶かした水溶液(0.4%水酸化ナトリウム水溶液)の場合、
水酸化ナトリウムは40g/molなので、4gだと0.1mol。
水は0.096Lなので、mol濃度は0.1/0.996
pOH＝log（1/mol濃度)で0.99825933
pH＝14-pOHで13.0

mol濃度の計算方法がg/Lと言うのと、pOHの計算式ががいまいち不安なのですが、どうなんでしょうか…。
これで計算すると2%水酸化ナトリウムのpH値は13.7、それを100倍に薄めたときはpH12.7くらいに？

お手数をおかけしますが、よろしくお願いします。

補足日時：2010/06/10 09:57

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No.1

回答者： Charlie24
回答日時：2010/06/09 18:39

> 2%水酸化ナトリウム水溶液とは、2%の水酸化ナトリウムの入った水溶液でよろしいんですよね？

水溶液のうち2%が水酸化ナトリウムである水溶液です。

> 4gの水酸化ナトリウムの入った水溶液のpH値はpH10ということは分かったのですが、

もしかして、
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/3771774.html
を参考にしましたか？#2さんが答えていますが、#1さんの解答は間違っていますよ。

それと、どれだけの水に4gの水酸化ナトリウムを入れるかが重要です
（おそらく1Lであることは推測ができますが）。
pHを算出する場合、水溶液の濃さが重要なのですから、溶質の量だけでなく
溶液の量を書かないと計算できません。

> 計算すると0.4%水酸化ナトリウム水溶液ということでいいのでしょうか？

溶液の量が1LであればOKです。

> 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。

その前に、水1Lに対し、4gの水酸化ナトリウムの入った水溶液のpH値の算出方法は分かりますか？
そして薄めた場合のpH値といってももともとの水溶液量と薄める水の量にもよります。

補足をお願いします。

この回答への補足

失礼しました。

水1Lに対し、4gの水酸化ナトリウムの水溶液のpH値の算出方法はかなり不安です。。
正しい計算式を教えていただけますか？

まず4gの水酸化ナトリウムを1リットルの水に入れた場合のpH値を知りたいです。

また、薄めた場合と言うのは、
例えば2%の水酸化ナトリウム水溶液を100倍(元の水溶液1：水99）にした場合を知りたいです。

よろしくお願いします。

補足日時：2010/06/09 19:05

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昨日の投稿の追記です。KOHのpHの値が見つかりました。
ついでに昨日のNaOHのpHの値が間違っていました。

25℃の純水中における pHの値は以下の通りです。

1. KOH (元データ: Anal. Chem. 1985, 47, 514)
0.001 mol/kg of H2O: pH = 10.00
0.01 mol/kg of H2O: pH = 10.99
0.1 mol/kg of H2O: pH = 12.90
1.0 mol/kg of H2O (5.3 [w/w]%): pH = 13.89
3.0 mol/kg of H2O (14.4 [w/w]%): pH = 14.56
6.0 mol/kg of H2O (25.2 [w/w]%): pH = 15.28
9.0 mol/kg of H2O (33.6 [w/w]%): pH = 15.94
12.0 mol/kg of H2O (40.2 [w/w]%): pH = 16.55
15.0 mol/kg of H2O (45.7 [w/w]%): pH = 17.14
17.5 mol/kg of H2O (49.5 [w/w]%): pH = 17.62

2. NaOH (元データ: JACS 1945, 67, 1689)
2.0 mol/kg of H2O (2.0 [w/w]%): pH = 14.18
3.0 mol/kg of H2O (10.7 [w/w]%): pH = 14.43
6.0 mol/kg of H2O (19.4 [w/w]%): pH = 15.03
9.0 mol/kg of H2O (26.5 [w/w]%): pH = 15.63
12.0 mol/kg of H2O (32.4 [w/w]%): pH = 16.23
15.0 mol/kg of H2O (37.5 [w/w]%): pH = 16.77
20.0 mol/kg of H2O (44.4 [w/w]%): pH = 17.46
25.0 mol/kg of H2O (50.0 [w/w]%): pH = 17.92
29.0 mol/kg of H2O (53.7 [w/w]%): pH = 18.21

29.0 mol/kg of H2OのNaOH水溶液のデータは、ほぼ飽和状態に対応していますが、
KOHの方のデータは飽和状態まで少し足りません。
25 ℃ではKOHは54.2 [w/w]% (21.1 mol/kg of H2O)分溶けることになっておりますが、
上のデータを用いて無理やり線形近似で補間して求めてみますと、
pH = 約18.31と計算されました。この値だとKOHの方が少しだけpHが高いことになりますが、正直誤差範囲です。

なお論文から引いてきた上のpHの値は、実験的に求まったアルカリイオンの活量係数と
水の活量から求まる計算値であり、電極で測定されるpHの実測値は相当ばらつくようです。
例えば17.5 mol/kg of H2OのKOH水溶液の電位差から求まるpHの実測値は16.7で、
様々な理由で測定誤差が生じるようです。
同一人物によって比較されたデータを見ない限り、どっちの液のpHが高いかの結論は出せないと思います。

つまり、KOHとNaOHの飽和水溶液の塩基性をpHの大小だけで決定するには、
測定誤差が大きくて妥当な結論が出せないということです。

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比重などが関係して、計算方法が解りません…

確か４８％の水酸化ナトリウム水溶液の比重は１．５g/cm3で
９９％の方の比重は、２．１３g/cm3だったと思うのですが
どなたか、分かりやすく計算方法を教えていただけないでしょうか？

宜しくお願い致します。

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そうでないなら、説明が全く変わります。

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その水溶液に含まれる水酸化ナトリウムは、7.2kgです。(15×0.48=7.2)

一方、フレーク状の水酸化ナトリウムの濃度が99質量%ということは、フレーク状の水酸化ナトリウム7.27kgを用意すれば、その中に含まれる水酸化ナトリウムが7.2kgになります。（7.27×0.99≒7.2）

フレーク状の水酸化ナトリウム7.27kgを用意し、そこに水を7.73kg加えれば、水溶液全体の重さが15kgでその中に含まれる水酸化ナトリウムが7.2kgになります。
つまり、48質量%の水酸化ナトリウム水溶液が10リットルになります。

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