酸・塩基とpH

なぜレモンは「すっぱい」のか

レモン果汁・食酢・胃液・コーヒー。これらに共通するのは「酸性」という性質だ。

舌が「すっぱい」と感じるのは、水素イオン（H⁺）が味覚受容体を刺激するからだ。つまり「すっぱさ」とはH⁺の存在そのものを味覚で感じていることになる。

酸・塩基の化学は、この H⁺ をどう扱うかの話に尽きる。

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強酸・弱酸の本質的な違い

酸の「強さ」とは「どのくらい電離するか（H⁺ を放出するか）」で決まる。

種類	電離度	例
強酸	ほぼ 100% 電離	HCl・H₂SO₄・HNO₃（この3種は暗記）
弱酸	わずかしか電離しない	CH₃COOH（酢酸）・H₂CO₃（炭酸）
強塩基	ほぼ 100% 電離	NaOH・KOH・Ca(OH)₂
弱塩基	わずかしか電離しない	NH₃（アンモニア）

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pH の定義と計算

$\text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+]$

直感的な理解：

pH が 1 小さくなる = H⁺ 濃度が 10 倍になる

pH	[H⁺]	例
0	1 mol/L	濃塩酸
1	0.1 mol/L	胃液
3	10⁻³ mol/L	レモン果汁
7	10⁻⁷ mol/L	純水（中性）
11	10⁻¹¹ mol/L	家庭用アンモニア水
14	10⁻¹⁴ mol/L	濃水酸化ナトリウム水溶液

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水のイオン積：

$K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14} \, (25\,{^\circ}\text{C})$

塩基のpHを求めるときは、まず [OH⁻] を求め、Kw から [H⁺] を逆算する：

$[\text{H}^+] = \frac{K_w}{[\text{OH}^-]} = \frac{10^{-14}}{[\text{OH}^-]}$

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中和反応

酸のH⁺と塩基のOH⁻が反応して水になる：

$\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$

完全に中和するとき：

$(n_a V_a) \times (a) = (n_b V_b) \times (a)$

$n_a \times a = n_b \times b$

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