このページのまとめ
- 強酸や強塩基は完全に電離するため、モル濃度から直接pHやpOHを計算できる。
- 弱酸や弱塩基は部分的に電離するため、電離定数（KaやKb）を使ってH⁺やOH⁻の濃度を計算する。
- pOHはpHに変換して求められる（pH = 14 – pOH）。
～先生と生徒の会話～
生徒pHの仕組みはなんとなく理解できたんですが、強酸や弱酸、強塩基や弱塩基の場合、pHの求め方はどうなるんですか？
先生いい質問だね！pHは、強酸・強塩基、弱酸・弱塩基によって求め方が少し変わるんだ。基本的には、酸や塩基が水にどの程度電離するかによって、pHの計算方法が違ってくるんだよ。
先生まず、強酸や強塩基は完全に電離するから、計算が比較的簡単なんだ。たとえば、塩酸（HCl）は水に溶けると完全に電離して、すべてのHCl分子が水素イオン（H⁺）と塩化物イオン（Cl⁻）に分かれる。この場合、H⁺の濃度はそのまま溶液のモル濃度に等しくなるから、pHは次のように計算できるよ。
先生例えば、0.01 mol/LのHCl溶液の場合、H⁺の濃度も0.01 mol/Lだから、pHは次のように求められる。
先生pH = -log (0.01) = 2
生徒ああ、強酸の場合は電離が完全に進むから、モル濃度がそのまま水素イオン濃度になるんですね！じゃあ、強塩基の場合も同じですか？
先生そうだね！強塩基も同じように、完全に電離する。たとえば、水酸化ナトリウム（NaOH）は水に溶けると完全に電離して、水酸化物イオン（OH⁻）を放出する。この場合、OH⁻の濃度を使って、pOHという指標を求めてから、pHを計算するんだ。
先生pOH = -log [OH⁻]
先生そして、pHは次の式で求められるよ。
先生pH = 14 – pOH
先生例えば、0.01 mol/LのNaOH溶液なら、OH⁻の濃度は0.01 mol/Lだから、pOHは次のようになる。
先生pOH = -log (0.01) = 2
先生だから、pHは
先生pH = 14 – 2 = 12
先生ということになるんだ。
生徒なるほど！強酸や強塩基の場合は電離が完全だから、pHの計算がシンプルなんですね。でも、弱酸や弱塩基の場合はどうなりますか？
先生弱酸や弱塩基は部分的にしか電離しないから、少し複雑なんだ。例えば、酢酸（CH₃COOH）は弱酸だから、電離定数Kaを使って水素イオン濃度を計算する必要がある。弱酸の場合、電離平衡を考慮して次のように計算するんだ。
先生[H⁺] = √(Ka × [CH₃COOH])
先生このH⁺の濃度がわかれば、強酸と同じようにpHを計算できるんだ。たとえば、0.1 mol/Lの酢酸溶液でKaが1.8 × 10⁻⁵の場合、次のように計算するよ。
先生[H⁺] = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.1) = 1.34 × 10⁻³ mol/L
先生pH = -log (1.34 × 10⁻³) = 約2.87
生徒弱酸では、Kaを使って計算しないといけないんですね！塩基の場合も同じような感じですか？
先生そうだね、弱塩基も電離が部分的だから、塩基解離定数Kbを使ってOH⁻の濃度を計算するんだ。例えば、アンモニア（NH₃）は弱塩基で、次の式を使ってOH⁻の濃度を求める。
先生[OH⁻] = √(Kb × [NH₃])
先生このOH⁻の濃度がわかれば、pOHを計算して、そこからpHを求められるんだ。
例題＆解答
【例題１】
0.01 mol/Lの塩酸（HCl）のpHを求めなさい。
【解答】
HClは強酸であり、完全に電離するため、H⁺の濃度は0.01 mol/L。
pH = -log (0.01) = 2
【例題２】
0.1 mol/Lの酢酸（CH₃COOH）のpHを求めなさい。
ただし、酢酸の電離定数Ka = 1.8 × 10⁻⁵とする。
【解答】
[H⁺] = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.1) = 1.34 × 10⁻³ mol/L
pH = -log (1.34 × 10⁻³) = 約2.87
