質問: 炭酸ナトリウムを水に溶かした時の最大phは? 炭酸ナトリウムを入浴剤用に購入しようと思い、その安全性について調べているのですが、もし、出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを水に溶かした時に、その水溶液のphはどのくらいになるのでしょうか? ちなみに私は化学はまるで素人なので、出来ましたら、計算式等と共に教えていただけると幸いです。
回答: なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知 りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも 多いんだろうね? 迷惑だよ。 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある 平衡定数の考え方です。 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/l(=10.6 g/l)である として、その ph を計算してみます。考え方は、参考 url にある「酢酸 ナトリウム水溶液の加水分解」と同じです。 炭酸は2段階電離をしますが、その第2段階の電離定数を ka、水のイ オン積を kw、炭酸水素イオンの電離の逆反応の平衡定数を k とします。 簡単な計算から、k = kw/ka であることが分かります。 水溶液中で、炭酸ナトリウムはほぼ完全に電離し、生じた炭酸イオン の一部が炭酸水素イオンに戻ろうとしますが、その割合を x とし、便宜 上 c = 0.1 (mol/l) と置くと、x が 1 より充分小さいという近似の下 で x = √(c/k) となります。 水酸化物イオン濃度 [oh^-] の値が [oh^-] = cx 、水素イオン濃度 [h^+] が [h^+] = kw/[oh^-] ですから、以上を用いて [h^+] = √(ka・kw/c) ...となります。さて、ph は常用対数 log を用いて ph = log(1/[h^+]) と定義されますから、あとは数値を放り込んで計算するだけです。 代入すべき数値は、 ka = 4.7×10^{-11} (mol/l) ;炭酸の第2段階電離定数 kw = 1.0×10^{-14} (mol^2/l^2) ;水のイオン積 ...と上記の c = 0.1 (mol/l) です。これらを用いて、求める値は ph = -1/2・log(ka・kw/c) = 11.7(有効数字3桁) です。常温(25°C)での中性だと ph = 7.0 、人間の体液における 値の典型値が ph = 7.4 だから、かなり強い塩基性ですね。 濃度を c = 0.001 mol/l(上記の 1/100)にすると、ph = 10.7 くらいになります。 参考までに、白馬八方温泉の温泉水の値で、ph = 11.3 くらいだそう です。かなり強いアルカリ性の温泉も存在します。 http://www.goryukan.jp/spa/index.html 入浴剤として使う場合の注意としては、強アルカリ性の温泉に入浴す るときの注意点と同じです。当該の温泉地に問い合わせてみては如何で しょうか? 参考url:http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture5/lect3052.html