pH

pHと酸性・アルカリ性

pH（ペーハー、ピーエイチ）はpotential of Hydrogenまたはpower of Hydrogenの略です。pHという概念は1909年にドイツで生まれ、ドイツ語読みのペーハーという読み方で普及しました。その後、英語圏ではピーエイチという読み方で普及したため、日本では両方の読み方が使われています。

pHは水溶液の酸性・中性・アルカリ性の度合いを表す数値で、用水・排水の水質に影響を与えます。多くの生物にとって適切なpHの値は5.8~8.6とされ、排水基準もこの値を採用しています。 pHのスケールは0から14までの範囲で表され、一般的に7を中性とします。これより低い数値は酸性を、高い数値はアルカリ性を示します。

●　酸性：pH < 7（例：胃酸のpHは1.5〜3.5）
●　中性：pH=7（例：純水のpHは7）
●　アルカリ性：pH > 7（例：石鹸水のpHは10〜11）

酸・塩基の強さ

酸・塩基の強さは、水溶液中の水素イオン・水酸化物イオンの濃度で表されます。例として、HClやNaOHは水中で完全に解離するため、強酸、強塩基と分類されます。 一方で、CH₃COOHやNH₃は部分的にしか解離せず、弱酸、弱塩基に分類されます。 ちなみに、NH₃はOH^-を持っていませんが、水に溶けると NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^- と反応しOH^-を生成するため、塩基性となります。

式

先に述べた通り、酸・塩基の強さは水溶液中の水素イオン・水酸化物イオンの濃度で表されるため、pHの式は水素イオン濃度（[H⁺]）の負の対数として定義されます。 具体的には、次の式で表されます：

●　pH ＝ -log₁₀[H⁺]

水酸化物イオン濃度[OH^-]は、水のイオン積Kwの式から以下のように表せます。

●　Kw ＝ [H⁺] × [OH^-] = 1×10^-14（水のイオン積）
⇔　[OH^-] ＝ 1×10^-14 / [H⁺]

従って、pHの値は水溶液中の水素イオン濃度[H⁺]・水酸化物イオン濃度[OH^-]によって決定されることがわかります。 これらの値が大きいほど、酸・塩基は強くなります。

pHが使われる身近な例

飲料水の品質管理
飲料水はpH 6.5〜8.5の範囲であることが望ましいとされています。pHが高すぎたり低すぎたりすると健康に影響を及ぼす可能性があるため、飲料水の品質管理においてpH測定が重要です。

食品の酸味
酢やレモン汁などの酸味が強い食品はpHが低く、酸性を示します。例えば、レモン汁のpHは2.0〜2.6、酢は2.4〜3.4程度です。

プールの水質管理
プールの水はpH 7.2〜7.8が適正とされます。pHが低すぎると水泳者の目や皮膚に刺激を与え、pHが高すぎると塩素消毒の効果が減少します。

スキンケア製品
人の肌はpH 4.5〜5.5の弱酸性です。スキンケア製品（石鹸や化粧水）は肌に優しいpHに調整されているため、敏感肌向けや「pHバランス」の商品が多く見られます。

土壌の酸性度
植物の成長には適したpH範囲があり、農業やガーデニングにおいて土壌のpH測定が重要です。例えば、バラはpH 6.0〜7.0の中性土壌を好みます。

洗剤のpH
洗濯用洗剤や食器用洗剤は、汚れを効果的に落とすためにpHがアルカリ性になっています。例えば、一般的な食器用洗剤はpH 8.0〜9.0、洗濯用洗剤はpH 9.0〜10.5の範囲で作られています。

医療分野
尿や血液のpH測定は健康診断や病気の診断に使用されます。正常な尿のpHは4.5〜8.0で、通常は6.0前後が一般的です。