Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

看護学科の化学講義(20)pHと緩衝溶液

前回の講義に対する質問コメント感想その他いろいろの紹介

前回の講義録参照

講義内容関連トピック:ハンガリーで有毒泥土流出事故発生・pH13

ハンガリーでアルミニウム精錬工場の大型貯水池の堤防が決壊し,6億リットルから7億リットルの有毒汚泥が周辺に流れ出しました.汚泥のpHは約13で,きわめて危険な状態です.実際,死傷者の出る大惨事となっており,廃液はドナウ川にも到達しています.環境汚染が黒海まで広がる恐れが出てきました.

対数の復習

大学入学とともに高校数学をリセットしてしまったり,数学Iまでしか高校で履修しなかった学生も多いので,対数計算の基本を要約しました.

  • y = axのときx = logay,ここでaは「底(てい)」と呼ばれる.10が用いられることが多い.
  • logaa=1
  • loga1=0

以下,底は任意の正の数,省略.

  • log a + log b = log (ab)
  • log a - log b = log (a/b) = -log (b/a)

今回のキーワード

pH,緩衝溶液,緩衝作用

pH

水溶液中の[H+]を扱いやすくするために,pH=-log10[H+]が用いられています.たとえば[H+]が10-3の水溶液ではpH=3になります.

血清のpHは7.4,唾液のpHは7付近,胃酸のpHは2,尿のpHは7以下,という具合に,体液は種類に応じてさまざまなpHを示します.

生体の緩衝系

私たちは様々なものを食べ,様々なものを飲んで暮らしています.酸性のものもあれば塩基性のものもあり,いったん口にすれば体内に広がって行きます.それでも,生体内の[H+]は一定の範囲に保たれています.これにはどのような仕掛けがあるのでしょうか.

体内の[H+]を一定の範囲に保つ仕掛けが生体の緩衝系です.炭酸系とリン酸系が主に活躍しています.炭酸系では呼吸を利用して炭酸ガスを排出することによって[H+]の変化を和らげています.また,尿からのHCO3-1排出も利用しています.ここにはルシャトリエの原理がはたらいています.リン酸系ではH2PO42-を尿から排出することによって[H+]を保っています.じつにうまくできた仕組みです.

●人の体ってよくできているなって思いました.

緩衝溶液のしくみ

炭酸と炭酸水素ナトリウムから構成される緩衝溶液系において,希釈や[H+]増加に対して水溶液のpHがほとんど変わらないしくみを解説しました.

計算問題

最後の計算問題.pHの計算をちょっとひねった問題.

  1. 10 mol L-1のHClを1 mLとり,純水で希釈して体積を1 Lちょうどにした.この溶液のpHを計算せよ.HClは完全に電離するものと考えよ.
  2. pHが2のHCl 500 mLと,pHが3のHCl 500 mLを混合したときのpHを計算せよ.必要があればlog105.5 = 0.74とせよ.

計算の指針→両方の水溶液について[H+]を求め,両者の平均をとる.そこからpHを計算する.

●計算難しすぎで挫折しそう.復習しなきゃですね.●う・・うう.むずかしいですぅー●難しいですね.●問題が何もわかんなかったです・・・.有機の方が好きです.●計算できなくてすいません.しっかり復習します.●復習します.頭の中がごちゃごちゃです.●むずかしくてよくわからなかった.●今日で計算問題終わりなのうれし〜〜\(^o^)/●難しいです.●難しい.pHもう忘れた.●先生〜〜そうしよ・・・全くわからない.今度聞きに行きます.●ギブアップ!!●わかりません●難しいー(;ω;)●むずかしい・・・ ●むずかしかったです(T-T)●もっと練習問題を解きたいです●わかんなかったです●よくわかんないです.どこに何を使うのか全く不明です.●難しかったです.●全然わかりません.授業の中でもこういう例題をやってほしいです.●数学の知識を使うのですね.檄ムズです.●難しい!!●なんで500 mLにしないの?●logきらいじゃないんだけどわからない●自分の力じゃ全くとけないのでプリント,ノート,答えを照らしあわせて解いています.早く自分で解けるようになるようもっと勉強します.うわーん●むずかしかった●わからなす●数学っぽいですね.●今日は記号ばかりで日本語が恋しかったです.リアクションペーパー最後に重い内容ですね.泣きたくなりました.●難しかったです.来週から有機がんばります●むずかしい●今回のリアクションペーパーの問題,難しくて全然わかりません.●わからないので復習します.●計算難しいです・・・頑張ります.●数学のlogはできるのに(泣)●化学の計算本当に苦手です・・・よくわかりませんでした.●数学の範囲じゃないですか(;_;)ムリ・・・後期のテスト・・・・●むずかしい!!●問題よくわかりませんでした.よく勉強しておきます.ありがとうございました.●logやーーー●分からなさすぎて泣きそう・・・.ASC行きます.●計算がよくわからないので次回解説してほしいです.●logなつかしい!

その他のコメント

●今日はフィットネスでチャリ15分こぎました.やせますかねぇ?

それでお腹がすいていっぱい食べると以下略

●酸性のものを食べ過ぎると呼吸が激しくなったりすることもあるのですか?

ちょっとはなるかもしれないけど気づかないレベル.なにしろ胃袋の中には塩酸を溜め込んでいるわけだから.

●風邪ひいちゃって体だるいです.熱も若干あるみたい・・・?次の授業までに治して有機化学気合い入れて頑張ります.●教室さむすぎて10分くらい凍死してました.まちがった冬眠です.うそです普通にねむたかっただけです.有機わーい\(^0^)/●有機からがんばります← 覚えます← 全力で←●仕事疲れで少し寝てしまいました.最後の問題なんとかできてよかった.●授業の出だしガヤガヤするの嫌ですねー.私も嫌です.●お腹いたいです.●基礎看で浸透圧+ルシャトリエが出てきて,化学をとって良かったと思いました.pHの問題,しっかり復習します.

次回予告

有機化合物の世界について理解を深めて行きます.

以下の資料を配布しました.

また,以下の資料を配付してあります.

リンク

www.tnojima.net
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