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当方大学生です。
1M[mol/l]のNaOH水溶液を用いてpH8の水溶液を作りたいのですが、
計算してみた値と実際に調製した溶液のpHが一致せず
考え方で何か見落としているところがあれば教えていただきたいです。

計算上では、pH8のNaOH水溶液とは、

pH=8
すなわち[H+]=1.0*10^(-8)
[H+][OH-]=1.0*10^(-14)
[OH-]=1.0*10^(-6)

よって1.0*10^(-6)MのNaOH水溶液になると思い希釈したのですが、
pHメーターで測定したところ、pHは8よりも小さい値を示してしまいました。

ちなみに希釈は蒸留水を用いて行いました。

考え方で間違っている部分はありますでしょうか。
また改善策や、コツなどを教えて頂けると有難いです。

よろしくお願い致します。

gooドクター

A 回答 (6件)

その考え方はもうちょっとpHの高いところなら問題ない.


だけど,二つの理由でpH8の溶液を作ることには適用できない.
第一は,そこまで薄いと水の電離の影響を無視できなくなること.
たとえば,10^-8 mol/L まで薄めたら pH は6 になるかといえば,そんなことはない.
-6 でもこの誤差は有意に発生する.
しかし,今回,実際にやってみてずれていたのは別の理由.
それはすでに指摘されている空気中からの二酸化炭素の影響.
二酸化炭素は水に溶けて炭酸になり,これが酸性側に引っ張る.

そもそも,強塩基だけで pH8 の溶液を作るのは,現実にはほとんど無理だし,
作ったところで,ほんのちょっとしたことで狂うので現実の実験には使いようもない.
pHを測る操作自体でも狂ってしまうと思ってよいほど (pH測定は汚染を必ず持ち込む).

実験で使うために pH 8 の水溶液が欲しいなら,緩衝液にすることが必須.
無難なところでは tris(hydroxymethyl) aminomethane あたりかね.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
とりあえず理論が間違ていなかったようなのでその部分は安心しました。

pHに関して勉強不足でしたね。
緩衝液について勉強してみます。

ありがとうございました。

お礼日時:2013/01/06 14:54

結果がでない理由はみなさんが書いておられます。


さらに付け加えると、pHメーターは測定誤差が大きいのでpH0.1単位の
信頼はおけないということです。また、非常に精細で面倒なメンテナンスと調整を要します。
市販されている2万円程度のpHメーターで調整をしない場合、は整数値プラスマイナス1
くらいの精度しかありません。すなわち、5の表示でも実際は4や6もあり得ます。

<できない理由>
・大量の水なので水の電離を無視できない
・塩基は空気中のCO2で中和される
・蒸留水は空気中のCO2を含んでpH4~6程度になっている。

また、1つ大きな疑問があります。
1mol/LのNaOHの理論的pHは14です。
上記の条件を無視した場合、pH8にするには1000000倍の希釈です。
もし、1.00mLのNaOH水溶液を正確に計り取れるとしても、
加える水の量が1000000mL、すなわち1000L、すなわち1トンです。
このように大量の蒸留水をどのように作ったのかも疑問です。

他の回答者の方も書いておられますが、この程度のpHの溶液を作るには、
NaOHを希釈するのではなく、Na2HPO4とNaH2PO4の割合を変えた
緩衝液を使うのが基本です。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
理論値とずれてしまった理由をまとめて書いていただいたのでわかりやすかったです。

希釈については多段階希釈したので大量の蒸留水が必要なかったのですが、
操作が増えることで誤差が大きくなることも原因の一因なのでしょうね。

緩衝溶液について勉強してみます。

ありがとうございました。

お礼日時:2013/01/06 14:59

理論値を概算して見ます。




25℃に於いて 1atmの大気 と接する水の [CO2]=1.0・10^(-5)M (一定) になります。すると十分な時間が経過して平衡に達したとき、

[Na^+]=1.0・10^(-6)M (一定)
[HCO3^-]=K1・[CO2]/[H^+]
[CO3^2-]=K1K2・[CO2]/[H^+]^2
[OH^-]=Kw/[H^+]

溶液が中性付近と仮定すれば [CO3^2-] は無視出来るから電荷収支について、

[H^+]+[Na^+]=[HCO3^-]+2[CO3^2-]+[OH^-]
[H^+]+1.0・10^(-6)≒(K1・[CO2]/[H^+])+(Kw/[H^+])
[H^+]^2+1.0・10^(-6)・[H^+]‐K1・[CO2]‐Kw≒0

[H^+]≒1.67・10^(-6)M
pH≒5.8 (近似は妥当)

あくまでも理論値です。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
具体的な計算も示していただき感謝いたします。

理論値と現実が一致せず、化学の面白さが身に染みる一件でした。

ありがとうございました。

お礼日時:2013/01/06 14:56

書き忘れた.



水酸化ナトリウム水溶液を塩酸で中和していって pH 8 にするというのも無意味.

実際にやってみればわかるが,pH を測りながらやっても 8 で止めることは至難.
計算でやっても,配合比が 0.1mL 狂ってもめちゃくちゃな pH になるので,
もともとの試薬濃度が厳密にわかっていても計算通りに混ぜること自体が困難.
そして,pH がすぐ変動するということも同じなので,たとえ計算通り厳密に
操作ができても,空気中の二酸化炭素その他ごくわずかなことで狂ってしまう.
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そこまで薄めると空気中の二酸化炭素の溶解を無視できない、というかpHが酸性側なのですから、その影響の方が大きいということなのでしょう。

そのくらい微妙な濃度になると他にも温度による違いや水の電離が無視できないのではないでしょうか。

何の目的かわかりませんが、pH=8にしたいのなら、緩衝溶液を用いるか、だいたいのpHで良いなら炭酸水素ナトリウム水溶液を実測しながら調整するとかでどうでしょう?
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
NaOHだけで調整できると思っていましたが無知でしたね。
CO2の溶離について勉強しなおしました。


そして目的の溶液を作るのに緩衝溶液を使ってみようと思います。
ありがとうございました。

お礼日時:2013/01/06 14:52

はじめまして、よろしくお願い致します。



工業高校を卒業して、30年以上たちます。

計算式はあまり理解できませんが・・・

通常、水酸化ナトリウムは強アルカリ性です。PH=14に近い?

そして、希釈しているのが蒸留水だとファクターしか変わらないと思われます。

普通は、塩酸等を用いて調整します。(水道水でも塩素が入っているが、おおまかです)

ちゃんとしたPHにするには、純度の良い薬剤を用いることです。

わからなくなってきましたが、蒸留水を混ぜてもあまりPHは変化なしだと思われます。

間違っていたらごめんなさい

ご参考まで。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
NaOHのpHを下げるときは塩酸などで中和していくのが普通なのですね。

ここからは純粋な疑問でしかないので、
実験の手順に直接関係する部分ではないのですが、
では、私の立てた計算式でpH8にならないのはなぜなのでしょう。
pH6くらいになりました。

pH曲線は中和点(変極点)でpHジャンプを起こしますが、
そのことと関係あるのでしょうか。
ならば中和点付近では私の計算方法は成り立ちませんね。

それとも中和点付近のpHを計算で求めることは困難なのでしょうか。
この辺りがしっくりこないので、分かる方がいらっしゃいましたら
ご回答お願い致します。

補足日時:2012/12/18 21:27
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