イオンによる電気伝導機構の違い
1 通常イオンの泳動による移動
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イオンが正味移動しなければならない 障害が多い → 電導度は小さくなる 2 プロトンジャンプ機構による水素イオンの移動
移
勲
電気伝導度の値はμScm一ユという子供達には馴染みのうすい単 位で表されている。しかし、イオン総量はmol L−1という1リット ル中のイオンの個数を単位としており、子供達にイオンに関する粒 子概念をもたせるためにも適している。1mol＝6．02×1023個であ
るので、非常に清浄な雨水（1μmol L−1レベル）でも10−6×10
23＝1017個ものイオンが溶けていることを子供達に示せば、新た
な驚きを与えることができるとともに、粒子というものの存在を印
象付けるきっかけにもなる。
6．2．3 pHとECの関係について
図6−7に、1996年から1998年にかけて兵庫県赤穂市および阪神地 区で採取した雨水のpH値とEC値の関係を示した。 ECの値が小
さくなるにつれ、pH値が大きくなるように見える。そこで、 EC とpHの関係について調べた。
9
8 e s
7．
玉6
5
4
3
e
一一／／
i
i
e l l ；
e ei．
マ 髪
．
el
o 50 100
EC ／ scm−i
150 200
図6−7赤穂および阪神地区における採水雨水のpHとECの関係
通常、雨水に含まれる陽イオンは、Na＋、Ca2＋、K＋、Mg2＋、
NH4＋、 H＋が考えられ、陰イオンはC1一、 NO2一、 NO3一、
SO42『 A HCOゴ、 OH一である。
ここで陽イオンについてH＋を除くすべての陽イオン当量濃度の 総和を［M＋］とし、陰イオンについてHCO3『、 OH一を除くすべ ての陰イオン当量濃度の総和を［X』］と表すとする。それは、これ
らがpHが変化しても濃度が変化しない強酸、強塩基のイオンだか
らである。
この時、イオンバランスの関係から
［M＋1＋［H＋］＝［Xl＋［HCO，一］＋［OH一］ 一一i一・・一・一…一一・ii−i一・一・一・i一・一…一・一・・一・一・・一・一一一一・・一一一i一・…一・一・・一・一i・ （D
の関係が成立する。
ここで水のイオン積
［H＋］［OH］＝K． ．，．．．．，．．．， ，．…．H．．．．．，．．．，，．．．．m．一．．．．一．，．N．．．．．…．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．…．．…一．．．．一．．m．，．．．．．．， ． ＠
より
［OH］＝K，，／［H ］ 一 s m・・i一一 … …・…一 ・・……一・・i・………一…一一i・…一一・一・・…i一・・一・一・…d・・一・・一・ ＠
となる。
また、炭酸の第一解離定数Kaは
Ka＝［HCO3 ］［H ］／［H2CO3］ 一一一・一一一一一一・一一一一t一一一一一一一一一一一・一一・一一一一一a一一一一一一一一一一一一一一一一・一一一…・一一一一 ＠
と表される。
また、この水溶液が大気中のCO2濃度と溶解平衡の関係にあると
すると、この溶解平衡定数Kcを用いて
［H，CO，］＝Kc ・ Pco， ＠ の関係が成り立つ。そこで次式が得られる。
［HCO31 ＝Ka Kc Pco2／［H ］ ＠
ここで
［H＋］2＋田：＋］｛［M＋］一［X ］｝・（：K。＋Ka・Kc・pc。、）＝0
が得られる。
［H＋］について、2次方程式の解を求める公式から
［H ］＝｛一（［M ］ 一 ［Xl） ± （（［M ］ 一 ［X ］）2＋4Ka Kc Pc．，） 2｝／2 ・
この場合解は一の値をとらないので
［且＋】＝｛一（［M＋｝【X］）＋（（［M＋］一［XD2＋4Ka・Kc・Pco2）1／2｝12
となる。
（lll）
＠
pH＝・10g【且＋］
であるから
＠
p且＝．log｛｛．（［M：＋】一［X1）＋（（［M：＋｝［X ］）2＋4］Ka・Kc・Pco2）1／2｝／2｝
となる。
＠
ドキュメント内
兵庫県尼崎市周辺における雨水の調査と化学的特徴についての研究
(ページ 108-112)