がまんしましょう。

バクテリア飼育記7日目。水温は27℃、アンモニア（NH₃）は1.0ppm、亜硝酸（NO₂）は0.1ppm、硝酸塩（NO₃）は０。PHは8.32（pH計は後述のとおり怪しかった）。やはり昨日の硝酸塩は誤検出だったようだ。スポイトが汚れていたか。今日も10%アンモニア水を20滴分滴下。

PH計をとりあえず手っ取り早く校正したかったので、帰り道にコンビニでpH表示のあるミネラルウォーターをいくつか購入した。水温程度まで室温で放置して測定してみると、案の定0.2程度高めの数字が表示されていた。つまり、昨日までのpHはすべて0.2を引いた値を用いるべきということだ。

しかし、0.2を引いたとしても、pHは8.0付近まで上昇していることには違いない。セットアップ直後が7.43ぐらいだったということと、アンモニア水溶液は基本的に塩基なので多少の上昇はあるはずだが…。ということで、1.0ppmのアンモニア水溶液がどれぐらいのpHなのかを試算してみよう。アンモニアの溶解度が54g/100ml、式量が17.05g/mol、電離度を0.013とすると、1.0ppmのアンモニア水溶液に起因するOH^-濃度は

である。この値（をcと置く）の大きさでは、水の電離で生じるイオン濃度（[H⁺]=[OH^-] = 10^-7）が無視できないので、これを考慮しつつpHを求めなければならない（もっと濃度が高ければ単純にlogを取るだけなのだが）。水溶液中は電離はつりあっているため、水から発生するOH^-イオンはであり、一方、水の電離平衡はでK_wは水素イオン指数で、25℃では10^-14。これらから、水に起因するOH^-イオン濃度は、の二次関数を解いた答えとなり、その結果、となる。従って、合計のOH^-イオンはで、結論としてpHは7.92となる。思いのほか上昇しており、pH計で測定した結果とあまり変わらない。ちなみに他の不純物はまったく考慮していないので実態に即しているかどうかの保証はまったくない。

というか、pH計算なんて20年ぶりぐらいにやったので根本的にどこか間違っている可能性の方が非常に高いのだ。