この実験について
万能指示薬、リトマス紙、フェノールフタレイン、pHメーターという4つの方法で、レモン汁、牛乳、石けん水など、身近な液体を調べましょう。それぞれの方法で分かることは異なります。リトマス紙で分かるのは酸性かアルカリ性かだけで、フェノールフタレインはpH 8.2を超えると反応します。万能指示薬では整数でおおよその値が分かり、メーターでは正確な値が測れます。実験用の溶液に切り替えて強酸と弱酸、強塩基と弱塩基を薄め、pHがどう変化するかを確かめましょう。
学習目標
- pHスケールを使って、溶液を酸性、中性、アルカリ性に分類する
- リトマス紙、フェノールフタレイン、万能指示薬、pHメーターでそれぞれ何が分かるかを比較する
- pHが1単位変わるごとに、水素イオン濃度が10倍変化することを説明する
- 強酸を10倍に薄めるとpHが1単位上がる一方、弱酸では変化がより小さいことを示す
使い方
- 1万能指示薬を選び、家庭にある液体を5種類調べましょう。それぞれの結果を表に記録してください。
- 2同じ液体をリトマス紙とフェノールフタレインで調べてください。これらの指示薬では区別できない液体はどれですか？
- 3pHメーターに切り替えて、万能指示薬での推定値を確認してください。
- 4「Lab solutions」で、HClを1、0.1、0.01、0.001 mol/Lで調べ、次に酢酸（エタン酸、CH₃COOH）でも同じように調べて比較してください。
モデル
前提条件
- 家庭にある液体は混合物なので、そのpH値は計算値ではなく一般的な値です。実際の試料では値が異なります。
- 実験用溶液のpHは、25 °Cで理想的な挙動を仮定し、電荷収支全体から求めています。活量の影響は無視しており、これは特に1 mol/Lで重要です。
- 指示薬の色は指示薬自体の色を示しています。実際の試験では、コーラやコーヒーなど色のついた飲み物が色の変化を隠してしまうことがあります。
- リトマスはpH 4.5～8.3付近で色が変わり、フェノールフタレインはpH 8.2付近からピンク色になります。
授業で試してみましょう
- Q1レモン汁のpHは約2、ブラックコーヒーのpHは約5です。レモン汁に含まれるH⁺イオンの数は何倍多いでしょうか？
- Q2フェノールフタレインがレモン汁と純水で同じ結果を示すのはなぜですか？
- Q30.1 mol/Lの塩酸と0.1 mol/Lの酢酸は濃度が同じです。pHが異なるのはなぜですか？
- Q40.1 mol/LのNaOHを1000倍に希釈します。実際に確かめる前に、新しいpHを予測してください。
よくある質問
pH 7は何を意味しますか？
25 °Cでは、pH 7はH⁺イオンとOH⁻イオンの濃度が等しいことを意味し、その溶液は中性です。7未満は酸性、7を超えるとアルカリ性です。
pHが0未満または14を超えることはありますか？
あります。非常に濃い強酸は、負のpHになることがあります。0から14までの尺度は、学校や日常生活で出会う溶液を対象としています。
酸を薄めてもアルカリ性にならないのはなぜですか？
酸が非常に薄くなると、水そのものに由来するH⁺が支配的になり、pHは7未満から7に近づきます。水を加えても、OH⁻がH⁺より多くなることはありません。