CPPホーム > ラボラトリー TOP > おたくde研究会
«Prev | Next»

PHって何?(水素イオン編)

さて、身近にある「水」ですが、

水 = H2O みなさんご存知のように、
水素原子と酸素原子から出来ています。

ここで前回と同じように、水素と酸素の原子を見てみましょう。



酸素原子の一番外側は、電子が6個しかないので、
8個にするためにはあとふたつ電子が必要ですね。
でも、水素原子はひとつしか電子を持っていません。

というわけで、酸素原子はふたつの水素原子と結合して水の分子を作ります。



・・・こんな感じですね。
今回は擬人化すると、ややこしそうなので止めておきます。

さて、この水分子ですが、次のような反応でイオンになります。



H+ は水素イオン、OH-は水酸イオンといいます。



真ん中の矢印が左右両方書いてありますね。
実は水も含めて、イオンになる分子はしょっちゅう離れたり、
くっついたりを繰り返しているんです。



ただし、水の場合
離れる反応  H2O → H+ + OH- よりも
くっつく反応 H+ + OH- → H2O の方がずっと起こりやすいので、
ほとんどの分子がくっついた状態で、
ほんの一部が離れてイオンになった状態になります。

どれくらいの水がイオンになってるかというと、



1を10で7回割った数で、0.0000001と同じです。

1リットルの水の中で 0.0000001 mol 
の水がイオンになっているということですね。

・・・ここで mol(モル) という言葉に拒否反応を示した方のために、



のことです。

6に10を23回掛けた数で、
60000000000000000000000個 
と書くと不便なのでこう表現します。

1ダース = 12 個 というのと同じ理屈ですね。

そもそも1リットルの水が何molの分子でできているでしょう。

ここで、 1 mol の分子の重さ = 分子量 g という便利なお約束があります。

水の分子量 = 18 なので、1mol の水は 18gですね。
1リットルの水の重さ = 1000g とすると、

1000 ÷ 18 ≒ 55.55 mol の水分子で出来ていることになります。

そのうちの0.0000001 mol がイオンになっているので、全体からすると

0.0000001 ÷ 55.55 ≒ 0.000000002 % の

水がイオンになっている、ということになります。

ほんの僅かなんですよ。
世界の人口が66億6千万人として、そのうちの約13人と同じ比率です。

・・・今回は数字が多くてわかりにくかったかも知れませんね。
PHだけでここまで引っぱるとは、やってる本人も思っていませんでしたが、
次回はいよいよ「PH」の数字のしくみについて。

ごきげんよう。


PHって何?(イオン編)

・・・そもそも、PHとは?

なんだか難しそうなので避けて通ろうとしましたが、
そうもいかないようなので調べてみました。

PH : 水素イオン濃度指数 → 水素のイオンの濃度の指数。

落ちついて順番に攻めていきたいと思います。

まず、・・・「イオン」とは。

話せば長くなりますが、そもそも原子のまわりには
決まった数の電子が回っています。

例えば、Na=ナトリウムだったら11個
    Cl=塩素だったら17個

簡単に絵で描くと、こうなってます。

ナトリウム原子と塩素原

惑星が太陽のまわりを回るように、電子にも決まった軌道があります。
軌道に入る電子の数は、一番内側が2個、その次からは8個ずつ、がお約束です。

ここで、・・・原子というのはいつも、

「一番外側の軌道をいっぱいにしたい」

と思ってます。

もう一度ナトリウムと塩素の一番外側の軌道に電子がいくつあるか見てみましょう。

 Na=ナトリウムは 1個
 Cl=塩素は 7個

このふたつの原子が出会うと、ナトリウム君は塩素ちゃんとくっついて、
自分の電子をひとつプレゼントしてしまいます。
すると、一番外側の軌道の電子はふたりともそれぞれ8個ずつ。
・・・めでたし、めでたし。
これが塩化ナトリウム=塩ですね。

塩化ナトリウム(イメージ

しかし、破局は突然訪れます。
ある日、水の中に放りこまれた塩化ナトリウムは、あえなく真っ二つに分かれてしまいます。
水の中では一緒になれない・・・それが塩化ナトリウムの定めなのです。

そのとき、塩素ちゃんはナトリウム君からもらった電子をひとつ持ったまま
どこかへ行ってしまいます。

電子は −(マイナス)、原子核は +(プラス)の電気を持っているので、
(電荷と言います)

電子をひとつ背負った 塩素=Cl は 塩素イオン=Cl− として、
電子がひとつなくなった分 +(プラス)になったナトリウム=Na は
ナトリウムイオン=Na+ として、
新しい道を歩んでいくことになるのです。

ナトリウムイオンと塩素イオン(イメージ

・・・でも、一番外側の電子は8個だから幸せ♪

ナトリウムイオンと塩素イオ

えー、この状態が 「イオン」 ですね。

・・・少し脱線しているような気もしますが、
次回は、水のイオンとその濃度について。

お楽しみに。


PH計で遊ぼう!

PHってなんでしょう?

化学の教科書には「水素イオン濃度指数」とか
書かれてます。
・・・なんのこっちゃわかりませんね。

PHが7だと中性
PHが7より小さいと酸性
PHが7より大きいとアルカリ性
・・・これはみんな知ってますよね。

で、唐突ですが、手元にPH計があります。
体温計なみのお手軽さでPHが測れちゃいます。

今回はお酢を使った除菌クリーナーのPHを測ってみましょう。

 スプレー式の除菌クリーナー : PH=2.3 でした。

これだけだと面白くないので、このクリーナーと同じものを
作りながらPHを測ってみます。

ラベルに表示された成分を確認します。

 醸造酢         10%
 クエン酸         3%
 炭酸水素ナトリウム 0.05%

・・・ふむふむ。
まず、台所にある、お酢25ccを水で250ccまで薄めます。
これでほぼ10%の醸造酢が入った水ができました。

そこにクエン酸の粉末7.5gを入れます。

さらに、重曹(炭酸水素ナトリウム)の粉末0.125g
・・・こんな少量は計れないので、0.125gくらいを目分量で入れます。

さて、PHはどうだったでしょう?

 醸造酢10%の水溶液 : PH=3.3  
 クエン酸を加えた後   : PH=2.1
 重曹を加えた後     : PH=2.3

おお!いい加減に混ぜた割には、同じPHのクリーナー液が出来ました。

ちなみに、今回使ったお酢と3倍に薄めたお酢を測ってみると、

 醸造酢そのまま       : PH=3.0
 醸造酢を3倍に薄めたもの : PH=3.1

あれれ?10%に薄めたときとあまり変わりませんね。

どうしてこうなるのか、
・・・次回までに調べておきます。

今回はここまで。


「?」

目には見えない化学の世界。
重曹や石鹸を使っていて、「どうして、こうなるの?」と思うことが時々ありますよね。 
そんな「?」にちょっとだけ、こだわって一緒に考えてみませんか。
役に立つような、立たないような。
オタクde研究会のはじまり、はじまり♪


«Prev | Next»
Copyright(c)1998- Clean Planet Project All Rights Reserved.