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。
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。
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。
・・・でも、一番外側の電子は８個だから幸せ♪
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♪