水のイオン積について教えて下さい

参考書に以下の記述がありましたが、理解できません。
「例えば純水に酸H^+を加えた場合、そのままでは[H^+][OH^-]>1.0×10^{-14}[mol/L]^2となってしまう。そこで、[H^+][OH^-]=1.0×10^{-14}[mol/L]^2が成り立つところまでH^+とOH^-が結合して水ができる。その結果、[H^+]>[OH^-]となるが、Kwはやはり一定に保たれる。」

H^+とOH^-が結合して水ができる時に使われるH^+は、主に純水に加えたH^+だと思っていいでしょうか。それだと、結合相手のOH^-は、純水から電離させたOH^-しかないと思うのですが、それだと電離の時にH^+も同時にできるので、結局全体で見ればH^+は減っていないのではないでしょうか？純水H2Oが１対１のH^+とOH^-を作ると考えるから、おかしくなるんでしょうか？？
それとも、純水へH^+を加える時、記述には無い別のマイナスイオンが一緒に入っているんでしょうか？？？

No.1 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2016/09/04 09:58

この記述はある種の思考実験みたいなもので、

現実に純粋へH+イオンを加えるときには、何らかの陰イオンが入っていないと加える溶液の電気的な中性が保てないという問題や疑問は出てきて当然です。

次に、純水に酸であるH+イオンを加えた場合、は参考書の説明通りで良いのと、第2段落目の1行目の理解で合っていますが、
一定に保たれるのはイオン積Kwです。
H+を加えた場合、一部のH+はOH-と結合してH2Oとなります。
H2Oが分解してH+とOH-になり、H+はまた増えますが、OH-は最初に加えたH+で消費されていて元には戻りません。

ですが、『イオン積』でみると　Kw=[H+][OH-]=10^-14　の関係は保たれるということです。
[H+]濃度が増えた分、[OH-]の濃度が減少する、しかし、イオン濃度を掛け合わせたKwは一定の関係にあるということです。

これらの導出や詳しい理論付、ほかのイオンの影響などは、
熱力学的な事で説明しないといけないことになってくるので、化学系の大学に進学した時に習うことになると思います。

この回答へのお礼

こんにちは。ご回答ありがとうございます。
なるほど、[H+]が増えた分、[OH-]が減ると、単純に考えればいいのですね。今後、何かで関連知識を学んだ時にまた考えます。

お礼日時：2016/09/04 15:51

No.2 回答者： windwald 回答日時： 2016/09/04 11:14

>H^+とOH^-が結合して水ができる時に使われるH^+は、主に純水に加えたH^+だと思っていいでしょうか。

水から生じたH^+も酸から生じたH^+も区別することはできませんので、
全く区別無く H^+ ＋ OH^- → H2O の反応に使われます。

>結合相手のOH^-は、純水から電離させたOH^-しかないと思うのですが
はい、今回の場合OH^-の発生源は水しかありません。

>それだと電離の時にH^+も同時にできるので
すでに生じているので新たH^+が生じることはありません。
水が電離し僅かにH^+とOH^-が生じており、そこに酸を加えH^+が増えました。

>結局全体で見ればH^+は減っていないのではないでしょうか？
酸を加えてるのでH^+は増えています。

>純水H2Oが１対１のH^+とOH^-を作ると考えるから、おかしくなるんでしょうか？？
水の電離ですからH^+とOH^-が1対1です。そう考えないとおかしくなります。

>純水へH^+を加える時、記述には無い別のマイナスイオンが一緒に入っているんでしょうか
「マイナスイオン」などという言葉は自然科学の分野には存在しません。
正しく陰イオンと言いましょう。陰イオンを英語で言えばanion(アナイオンと読むのが近いけどアニオンと言うことが多い)です。
H^+だけを加えることなどできません。陽イオンと陰イオンは必ず電荷のバランスをとって両方存在しています。
最初に「酸H^+を加えた」とあります。ここで酸は塩化水素や硫酸のことだとわかりませんか？
塩化水素を加えたのであればH^+と同時にCl^-を、硫酸を加えたのであればH^+と同時にSO4^2-を加えています。

この回答へのお礼

こんにちは。ご回答、ありがとうございます。
なんだか複雑に考えすぎていたようです。参考書の記述をまず理解しようとしているので、他の陰イオンも存在しているはずだという、書かれていない事まで頭がまだまわりません。またよろしくお願いします。

お礼日時：2016/09/04 16:01