酸塩基化学の紹介
酸と塩基は、体内の恒常性の維持、植物の成長の維持、水生生物の保護など、多くのプロセスに不可欠です。また、家庭にある製品にも使用されています。酸と塩基は家庭用品や食品に含まれています。強塩基である水酸化ナトリウムは、家庭用洗剤や石鹸に使用されています。基本的な化合物である重曹は、焼き菓子の膨らみを助けます.クエン酸はレモンに酸味を与えます。酢には酢酸が含まれています。酢酸は、食品の洗浄や保存など、多くの用途がある一般的な酸で、酢酸が含まれています。酸塩基化学はいたるところにあります。
酸塩基化学は、生物の基本的な生物学的プロセスを制御します。酸性度は、細胞のエネルギー通貨である ATP の生産を制御します。化学実験室は、酸塩基化学を使用します。滴定は一般的な酸塩基反応です。それらは化合物の濃度を決定します。
酸と塩基の歴史
Laurent Lavoisier は、酸と塩基の最初の理論を導入しました。彼の理論は、酸と塩基の探索を触媒しました。酸と塩基の性質を反映した最初の理論は、スヴァンテ アウグスト アレニウスでした。アレニウスの定義によると、酸は水中で H+ イオンを生成し、塩基は水中で OH- イオンを生成します。この理論にはいくつかの例外があります。たとえば、アンモニアは塩基として機能しますが、水に溶解すると OH- イオンを生成しません。
Svante August Arrhenius とともに、Bronsted と Lowry は、酸がプロトン供与体であり、塩基がプロトン受容体であるという理論を開発しました。この理論は、水が常に使用される溶媒である必要がないため、酸または塩基の定義を拡張しました。 Gilbert N. Lewis は、酸は電子受容体であり、塩基は電子供与体であるという仮説を立てました。ルイスの理論は、電子の交換を含めることにより、酸と塩基の定義をさらに拡張しました。
酸/塩基溶液中のイオン
水溶液は一般に、水、酸、塩基、および塩の組み合わせで構成されています。これらの化合物は、部分的または完全にイオン化されている可能性があります。つまり、化合物はイオンに分離します。
たとえば、純水では、水分子のごく一部が H3 にイオン化します。 O (ヒドロニウム イオン) と OH (水酸化物) イオン。
H3 の短縮形として H を使用します 技術的には H イオンは単独では存在しませんが、O イオンです。
ヒドロニウムイオンと水酸化物イオンは、水溶液中で互いに愛憎関係にあります。 H イオンが多いほど、そこにある OH イオンは少なくなり、逆もまた同様です。
pHとは?
pH は、酸または塩基の強さを表す 0 ～ 14 の数値です。 pH とは何かについての詳細をお読みください。
酸
酸とは?
酸は、プロトンを供与したり、電子対と共有結合を形成したりできる分子です。酸のより詳細な定義を次に示します。水溶液中の酸には、次のような多くのユニークな特性があります:
- 酸味
- pH 7 未満
- 水中でHイオンを生成
- 金属と反応して水素ガスを生成
- 青色リトマス紙を赤色に変える
酸の強さ
酸にはさまざまなレベルの強さがあります。酸の強さは、H を塩基に供与する能力に依存します。強酸は水中で完全にイオン化します。つまり、イオンは完全に分離します。弱酸は水中で部分的にしか分離されません。強酸は非常に腐食性が高く、皮膚に触れると有害です。通常、強酸の pH は 0 ～ 1、弱酸の pH は 2 ～ 6 です。弱酸はそれほど腐食性がなく、体内や食品に含まれています。詳細については、記事「強酸と強塩基」および「pKa とは」をお読みください
酸強度に影響を与える要因は次のとおりです:
- Hに結合した元素の電気陰性度
- 絆の強さ
Hに結合した元素の電気陰性度が増加すると、分子の酸性度が増加します。より多くの電気陰性原子が電子を自分自身に強く引き寄せるため、酸性度が増加します。強い電気陰性度により、結合は極性になります。結合が極性の場合、水素は分子から解離する可能性が高くなります。結合の強さは、H に結合している元素の大きさに依存します。原子が小さいほど、結合の強さは大きくなります。酸中の原子間の結合強度が増加すると、分子の酸性度が低下します。たとえば、フッ化水素酸、HF は弱酸です。 F は最も電気陰性度の高い原子ですが、フッ素は非常に小さいため、HF の結合は強力です。水素とフッ素の結合は解離しにくい。グループ 17 のハロゲン化水素酸は、次の順序で強度が増加します:
HF
重要な強酸と弱酸を以下に示します。一般的な酸には、硝酸HNO3、硫酸H
塩基は、プロトンを受け取るか、共有結合のために電子対を供与する分子です。水性形態の塩基には、次のような多くの固有の特性があります:
簡単に言えば、酸は溶液中で水素イオンを生成し、塩基は水酸化物イオンを生成します。酸塩基理論について読むことで、違いをより深く理解できます。
酸と同様に、塩基はさまざまなレベルの強度を持っています。塩基には強塩基と弱塩基があります。塩基の強度は、酸から H を受け入れる能力に依存します。強酸と同様に、強塩基は水中で完全にイオン化します。つまり、イオンが完全に分離します。通常、強塩基の pH は 10 ～ 14 で、弱塩基の pH は 8 ～ 13 です。
ベース強度に影響を与える要因は次のとおりです:
同じ行にある原子の電気陰性度が周期表全体で増加すると、塩基性度が減少します。原子はその電子を保持したいと考えており、それらを陽子に供与したくありません。原子の原子サイズがグループの下に大きくなるにつれて、電子密度が減少し、塩基性が減少します。一般的な塩基には、水酸化ナトリウム NaOH、水酸化カリウム KOH、アンモニア NH3 などがあります。 .
酸と塩基は互いに中和し、塩と水を生成します。この酸塩基反応は、H イオンと OH イオンの組み合わせから水を生成します。強酸と強塩基を組み合わせると、pH は正確に 7 になります。pH が 7 になるのは、酸と塩基の両方が完全に解離するためです。強塩基が弱酸で中和されると、pH は 7 より大きくなります。逆に、弱塩基が強酸で中和されると、pH は 7 未満になります。
HCl は強酸ですか、それとも弱酸ですか?強い
HNO3 は強酸ですか、それとも弱酸ですか?強い
酢酸は強酸ですか弱酸ですか?弱い
基地
酸 vs 塩基
基礎力
酸塩基中和
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