極端に希薄な強酸水溶液のpH

dilute-strong-acid
1.010^{-5}$mol/Lの塩酸を100倍に薄めた溶液の水素イオン濃度[{H+}]を求めよ. 水のイオン積$K_{w=1.010^{-14}$(mol/L)$²$,\ $5=2.24,\ log_{10}1.62=0.21$\ とする.  100倍に薄めると$1.010^{-7}$mol/Lなので$pH}=7$とするのがよくある間違いである.  酸をどれだけ薄めても中性($pH}=7$)になったり塩基性($pH}7$)になったりはしない.}  強酸水溶液中では,\ 強酸の電離以外に水の電離平衡{H₂O <=> H+ + OH-\ が成立している.  強酸由来の大量の{H+}によって水の電離平衡が左に偏るため,\ 普通水の電離は無視できる.  しかし,\ 極端に希薄な場合は強酸由来の{H+}が少なくなり水の平衡が右に移動する.  その結果,\ 水の電離で生じる{H+}が無視できなくなるのである.  {HCl}のモル濃度を$c$[mol/L],\ H₂Oの電離で生じた{H+}のモル濃度を$x$[mol/L]とする. 水溶液中では,\ HCl}の電離,\ H₂Oの電離平衡,\ 水のイオン積がすべて成立}している. 必要な量を文字を設定し,\ 3つの条件をすべて考慮すると2次方程式ができる. これを解いた後で数値を代入すればよい. 通常,\ c10^{-6}(pH}6)\ くらいの範囲であれば[{H+}]=c+x c(x=0)と近似できる.
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