pHとは?
次亜塩素酸水や還元水素水(アルカリイオン水)についての話題で必ず登場するpH。ほとんどの方が耳にしたことがあると思います。「小中学校で習ったけど、理解できてないかも・・・」なんて方が多いのではないでしょうか?
今回はpHについてわかりやすく、解説します!
ちょっと専門的な内容もありますが、専門用語は使わず簡単にお伝えしていきます!
pHとは
リトマス試験紙を使って酸性・中性・アルカリ性を調べる実験をしませんでしたか?
赤色→青色に変化したらアルカリ性
青色→赤色に変化したら酸性
どちらも変化しない場合中性
その液体の液性(※)を判断することができます。
pHとは、液体を酸性・中性・アルカリ性に分類する尺度です。
pHを計る方法には、リトマス試験紙やpH試験液のように色の変化で液性を判断する方法、専用のpH測定器など細かい数値で判断する方法があります。
液性だけを判断したい場合は色の変化で判断する方法を用います。
例えば、石灰水は何性?というときにリトマス試験紙を使用して液性確認します。石灰水につけたリトマス紙は赤→青に変化します。「石灰水はアルカリ性である」と分かります。
小学生の頃、「青は歩こうアルカリ性」という語呂合わせで覚えました!
pH測定器は、酸性の中でもどのレベルなのか、アルカリ性の中でどのレベルなのかを知りたいときや、次亜塩素酸水のように「pH2.7以下」と定義されている液体が本当にpH2.7以下であるのか確認したいときなどに使用します。
「石灰水はアルカリ性である」と分かったけど、石灰の含有量によってアルカリ性の度合いは変化します。石灰水がどの程度のアルカリ性なのか知りたいときにpH測定器を使用して数値を確認します。
(※)液性とは
液体の性質のことです。ここでは酸性・中性・アルカリ性のいずれかという意味で使用しています。
pHの歴史
pHは”potential hydrogen(power of hydrogen)”の略で「ピーエイチ(ピーエッチ)」または「ペーハー」と呼ばれています。pHという表し方が発見された年代は、ドイツが先進国だったのでドイツ語読みが主流でペーハーと読まれていました。
その後、1957年頃に「ピーエイチ」とJIS規格に定められ、日本でもピーエイチ(ピーエッチ)読みに変わりました。専門的な分野に従事している方はペーハー読みをしている場合もあるようです。
現在、ほとんどの教科書でピーエイチ表記が採用されています。
pHによって変化する液性
pHの値は通常 0~14までの数値です。
基準となる中性が7,1に近いほど酸性が強くなり、14に近いほどアルカリ性が強くなります。
この「液性」は、水中に含まれている「イオン」の比率で決まります!
何のイオンが関係しているのでしょうか?詳しく解説します!
水素イオン濃度指数
一般的な“水”は、電気を帯びていない「H2O」という状態です。
実はその中には、プラスの電気を帯びたH+(水素イオン)や、マイナスの電気を帯びたOH–(水酸化物イオン)も含まれます。
さらにこの2種類のイオンの含まれる量によって、その水の液性が決まります。
pHとは、水素イオン濃度指数のことで、その液体に水素イオン「H+」がどれくらい存在しているかを表す単位です。
H+(水素イオン)が多いときは酸性
OH–(水酸化物イオン)が多いときはアルカリ性
それぞれの存比率が同じ場合は中性
になります。
この液性を測る方法はいくつかあります。
測定可能域 | 測定方法 | 判別方法 | |
---|---|---|---|
pH測定器 | 0~14.0 | 液体に測定器を浸ける | 数値 |
pH試験液 | 4.0~10.0 | 液体に試験液を数滴垂らす | 色の変化 (黄~紫) |
ブック試験紙 | 1.4~3.0 8.0~9.6 | 液体に紙を浸ける | 色の変化 |
リトマス試験紙 | - | 青色・赤色それぞれの 試験紙を液体に浸ける | 色の変化 (青→赤、赤→青、 変化なし) |
食べ物や飲み物もpHで分類することができます。例えば果物や海草類はアルカリ性寄りで、ご飯やパン、卵は酸性寄りです。食べもののpHを意識してみるのも楽しいですね♪
pHは農業でも重要視されています。酸性土壌を好む植物、反対にアルカリ性土壌を好む植物などがあり、植物や農作物の種類によって土壌のpHを調整します。花も同じで、アルカリ性を好む花を花瓶に入れる際はアルカリ性の水だと長持ちしやすくなります。酸性を好む場合も同じです。
また、pHの値が1変化するだけで、水素イオン濃度は大きく変動します!
pH値の変化 | 水素イオン数の変化 | 液性の変化 |
---|---|---|
pHが1上がる | 10分の1に減る | アルカリ性が強くなる |
pHが2上がる | 100分の1に減る | アルカリ性がさらに強くなる |
pHが1下がる | 10倍に増える | 酸性が強くなる |
pHが2下がる | 100倍に増える | 酸性がさらに強くなる |
pHの数字が少ない方が水素イオン濃度が高くなります。
pHの0.5や1の差もイオンの世界では大きな変化なのです!
※水素含有量は水素分子(H2)の量を測定しているため、pHに関係する水素イオン(H+)の量とは異なります。
まとめ
pHは水素イオン濃度指数のことで、その液体が酸性・中性・アルカリ性のどこに分類されるかを判別する尺度です。
測定方法はいくつかあり、そのほとんどが色の変化で液性やおおよその値を確認する方法です。数値で確認したい場合は専用の機械が必要です。
pHは液体に含まれているイオンの比率で決まります。
H+(水素イオン)とOH–(水酸化物イオン)の存在比によって液性が変化します。
動画でも紹介しているので、ぜひご視聴ください!
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