理科の授業や実験でおなじみのpH試験紙とリトマス紙。身のまわりの液体が酸性なのかアルカリ性なのかを、色の変化で簡単に調べられる便利な道具ですが、その仕組みや正しい使い方をきちんと説明できますか？今回はpH試験紙にまつわる10問のクイズを用意しました。中学・高校の理科で学んだ知識を思い出しながら、ぜひ挑戦してみてください。全問正解できたらあなたも化学博士です！
Q1 : ヒトの胃液のpHはおよそいくつか？
ヒトの胃液には塩酸（胃酸）が含まれており、pHはおよそ1〜2の強い酸性です。胃酸はタンパク質の消化を助けたり、食物と一緒に侵入する細菌を殺菌したりする重要な役割を持ちます。ただし強酸性のため、胃の内壁は粘液層で保護されています。一方、十二指腸では膵液や胆汁により中和され、小腸内ではpHが7〜8程度の弱アルカリ性に保たれています。
Q2 : 石鹸水（せっけん水）の性質はどれか？
石鹸は脂肪酸ナトリウムなどからできており、水に溶けると加水分解して弱アルカリ性を示します。一般的な固形石鹸の水溶液のpHはおよそ9〜10程度の弱アルカリ性です。人の皮膚は弱酸性（pH4〜6程度）なので、アルカリ性の石鹸で洗うと一時的にpHが変化しますが、健康な肌は時間とともに元の弱酸性に戻ります。アルカリ性が強すぎると肌への刺激になるため注意が必要です。
Q3 : pH試験紙を使う際の正しい方法はどれか？
pH試験紙を使うときは、試験紙の端を少しだけ液体につける、またはガラス棒やスポイトで液体を試験紙の上に少量つけるのが正しい方法です。試験紙全体を液体に漬けてしまうと色素が液中に溶け出して、調べたい液体を汚染するうえ正確な測定ができなくなります。また、長時間漬けすぎると試験紙が傷んでしまうため、短時間で色を確認し、付属の色見本と比較して判定するのがコツです。
Q4 : pHの値が1大きくなると、水素イオン濃度はどう変化するか？
pHは水素イオン濃度の常用対数を取って符号を反転させた値で、pHが1大きくなると水素イオン濃度は10分の1になります。逆にpHが1小さくなると水素イオン濃度は10倍になります。たとえばpH3とpH4では水素イオン濃度が10倍違い、pH3とpH5では100倍も違うことになります。pHは対数スケールなので、数値のわずかな違いが実は大きな濃度差を表しています。
Q5 : 青色リトマス紙が赤色に変化するのは、どのような液体に浸したときか？
リトマス紙は酸性・アルカリ性を判定する代表的な試験紙で、青色リトマス紙は酸性の液体に触れると赤色に変化します。「青から赤は酸性」と覚えるのがポイントです。たとえば塩酸、食酢、レモン汁、炭酸水などの酸性の液体に浸すと、青色リトマス紙はすぐに赤く変色します。中性やアルカリ性の液体では青色のまま変化しません。
Q6 : 赤色リトマス紙が青色に変化するのは、どのような液体に浸したときか？
赤色リトマス紙はアルカリ性の液体に触れると青色に変化します。「赤から青はアルカリ性」と覚えます。たとえば水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水、石灰水、重曹水などのアルカリ性の液体に浸すと、赤色リトマス紙が青く変色します。酸性や中性の液体では赤色のまま変化しません。青色リトマス紙と組み合わせて使うことで、酸性・中性・アルカリ性を判別できます。
Q7 : 万能pH試験紙でレモン汁を調べると、何色に変化するか？
レモン汁にはクエン酸が多く含まれており、pHはおよそ2〜3の強い酸性です。万能pH試験紙は液体のpHによって細かく色が変化し、強酸性では赤色〜橙色、弱酸性では黄色、中性では緑色、弱アルカリ性では青色、強アルカリ性では紫色に変色します。レモン汁のような強酸性の液体に浸すと、試験紙は鮮やかな赤色から橙色に変化します。
Q8 : リトマス紙に使われる色素「リトマス」は、主に何から抽出されるか？
リトマス紙に使われる色素「リトマス」は、地衣類（菌類と藻類が共生した生物）から抽出される天然の色素です。特にリトマスゴケなどの地衣類が原料として使われてきました。中世ヨーロッパから染料として使用されてきた歴史があり、酸性・アルカリ性で色が変わる性質を利用して、19世紀以降は化学の指示薬として世界中で広く用いられています。
Q9 : pHの値が大きいほどどんな性質が強くなるか？
pHは0から14までの数値で物質の酸性・アルカリ性を表す指標で、7が中性、それより小さい数値ほど酸性が強く、大きい数値ほどアルカリ性が強くなります。pHが14に近づくほど強アルカリ性となり、たとえば水酸化ナトリウム水溶液はpH13〜14程度の強アルカリ性を示します。万能pH試験紙ではアルカリ性が強くなるほど青色から紫色へと変化していきます。
Q10 : 純水（蒸留水）のpHはおよそいくつか？
純水は不純物を含まない中性の水で、pHはちょうど7です。pH7を境に、それより小さい数値は酸性、大きい数値はアルカリ性を示します。理科の実験で使う蒸留水もほぼpH7ですが、空気中の二酸化炭素が溶け込むと炭酸となってわずかに酸性に傾き、pHが6前後になることもあります。pH試験紙を純水に浸しても色はほとんど変化せず、緑色を示します。
まとめ
いかがでしたか？ 今回はPH試験紙クイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回はPH試験紙クイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
