水の電離定数とイオン積の計算方法 - 水のpK値を求める

水の電離に関する問題では、電離定数やイオン積を使って水の性質を数値的に理解することが重要です。今回は、水の電離式に関連する電離定数の求め方とその計算に関する解説を行います。特に、実際に水の電離定数を求める方法について詳しく解説します。

水の電離式とイオン積の関係

水の電離式は次のように表されます。

H2O ↔︎ H+ + OH-

この式からわかるように、水が自己電離して水素イオン（H+）と水酸化物イオン（OH-）を生成します。水の電離定数（Ka）は次の式で表されます。

Ka = [H+][OH-] / [H2O]

また、水のイオン積（Kw）は次の式で定義されています。

Kw = [H+][OH-] = 10^-14

ここで、[H2O]の濃度は水中でほぼ一定であり、55.6 mol/Lとされています。これを使用して、水の電離定数（Ka）を求める方法を見ていきましょう。

水の電離定数Kaを求めるためには、イオン積Kwを考慮する必要があります。Kwの式をKaの式に代入すると、次のように変形できます。

Ka = Kw / [H2O]

ここで、Kw = 10^-14、[H2O] = 55.6 mol/L なので、Kaの計算は次のようになります。

Ka = (10^-14) / (55.6) ≈ 1.80 × 10^-16

水のpK値は、pK = -log(Ka) という関係式を使って求めることができます。先ほど求めたKaを使用して、pKを計算します。

pK = -log(1.80 × 10^-16)

計算すると、

pK ≈ 15.74

水の電離定数KaとそのpK値の計算は、化学反応や水の性質を理解するために重要なステップです。水の電離定数Kaは1.80 × 10^-16、pK値は15.74という結果が得られました。これらの計算は水の化学的性質を数値的に理解するうえで非常に役立ちます。