「酸と塩基」の版間の差分

m
電離によるアレニウス酸、塩基について説明する。アレニウス酸を HA、アレニウス塩基を ROH とする。HA とはプロトンH<sup>+</sup> と任意の物質 A<sup>&minus;</sup> との、ROH とは水酸化物イオン OH<sup>&minus;</sup> と任意の物質 R<sup>+</sup> との化合物である(下図参照)。水に溶けるとアレニウス酸は H<sup>+</sup> と A<sup>&minus;</sup> とに、アレニウス塩基は R<sup>+</sup> と OH<sup>&minus;</sup> とに分解する。つまり、電離によって、H<sup>+</sup> あるいは OH<sup>&minus;</sup> を生じる。
 
: <ce>HA &rarr;-> '''{H<sup>^+</sup>'''} + A<sup>&minus;^-</supce>
: <ce>ROH &rarr;-> {R<sup>^+</sup>} + '''OH<sup>&minus;^-</supce>'''
 
具体例として、[[塩化水素]] HCl は H<sub>2</sub>O に溶解すると、H<sup>+</sup> に電離するのでアレニウス酸である。
: <ce>HCl &rarr;-> '''{H<sup>^+</sup>'''} + Cl<sup>&minus;^-</supce> 
 
[[水酸化ナトリウム]] NaOH は H<sub>2</sub>O に溶解すると、OH<sup>&minus;</sup> に電離するのでアレニウス塩基である。
: <ce>NaOH &rarr;-> {Na<sup>^+</sup>} + '''OH<sup>&minus;^-</supce>'''
 
電離によらないアレニウス酸、塩基について説明する。これらは、H<sup>+</sup> あるいは OH<sup>&minus;</sup> の直接の源ではないが、結果的に水溶液中におけるプロトンあるいは水酸化物イオンの濃度を上げる。これは、水をイオンの源とするためである。
 
例えば、[[アンモニア]]は水酸化物イオンに電離しないが、下のように水 H<sub>2</sub>O からプロトンを奪うことで、OH<sup>&minus;</sup> を発生させている。
: <ce>{NH3} + H2O\ <=>\ {NH4^+} + OH^-</ce>
:<math>\mbox{N}\mbox{H}_{3} + \mbox{H}_{2}\mbox{O} \ \overrightarrow\longleftarrow \ \mbox{N}\mbox{H}_{4}^{+} + \mbox{OH}^{-} </math>
 
いままで、プロトン(水素イオン)を H<sup>+</sup> と表記してきたが、これが実際の反応の中で活躍しているわけではない。なぜなら、どんな溶液中でも、一瞬たりとも裸のプロトンは存在しないからである。存在しているプロトンはいつでも水分子と結合している。したがって、上の反応式は次のように表すのが正確である。
: <ce>{AH} + H2O -> {H3O^+} + A</ce>
:AH + H<sub>2</sub>O &rarr; '''H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>''' + A
: <ce>{HCl} + H2O -> {H3O^+} + Cl^-</ce>
:HCl + H<sub>2</sub>O &rarr; '''H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>''' + Cl<sup>&minus;</sup>
ただし、便宜上、水和されたプロトンをH <supce>H^+</supce>と書くことは一般に認められている。水和されたプロトンはH<sub>9</sub>O<sub>4</sub> <supce>H9O4^+</supce> でありH<sub>3</sub>O <supce>H3O^+</supce> ではないという説がある<ref>イオン平衡 訳者代表:藤永太一朗 発行所:化学同人</ref>。
 
[[塩 (化学)|塩]](えん)の意味はこのページの最初で説明したとおりであり、アレニウス酸塩基の混合によって水とともに生成されるが、狭義にはアレニウス酸とアレニウス塩基の当量混合物を指す。アレニウス酸・塩基の強度は[[リトマス紙]]に代表されるさまざまな[[指示薬]]や[[pHメーター]]などによって決定することができる。