すべての酸と塩基のイオン化または解離は同じではありません。これは、すべての酸と塩基が、水溶液中で H+ と OH– イオンを生成するのに等しく有効であるとは限らないことを意味します。
さらに、酸と塩基の強さは大きく異なります。酸と塩基が水に溶けると、さまざまな量のヒドロニウムまたはヒドロキシル イオンが生成されます。 「強い」と「弱い」は、酸または塩基の強さを表します。酸と塩基の溶液は、電気伝導度に基づいて「強」または「弱」に分類されます。
Bronsted-Lowery の定義
Johannes Bronsted と Martin Lowry は、1923 年に化合物の供与または受容能力に基づいて、酸と塩基を別々に定義しました。プロトン (H+ イオン)。酸は水素イオンの形で陽子を与える能力があると説明されていますが、塩基は陽子を受け入れる能力があると特徴付けられています.
反応の前後に、各物質に存在する水素の数を数え、酸性かどうかを確認します。または基本。物質中の水素原子の量が減少すると、その物質は酸性であると言われます（水素イオンを供与します）。物質中の水素原子の量が増加した場合、その物質は塩基性 (水素イオンを受け入れる) と呼ばれます。これらの定義は、式の左側の反応分子によく使用されます。プロセスを逆にすると、異なる酸と塩基が識別されます。式の左辺と比較して、右辺の要素は共役塩基および共役酸と呼ばれます。
酸または塩基の強さ
酸と塩基は、モルごとに生成される H3O+ (または) OH– 分子の数に従って分類されますH2Oに溶解した化学物質の。一般に、酸と塩基は強弱に分類されます。弱酸は水中で部分的に解離し、強酸は水中で完全に解離します。
酸性溶液中のイオン化定数
水溶液中の酸の平衡定数は、溶液中のさまざまな酸の相対強度を決定できます。同じ量の場合、強い酸はよりイオン化し、弱い酸よりも多くのヒドロニウム イオンを生成します。酸イオン化定数、略して Ka は、酸性溶液の酸性溶液平衡定数です。
HA は酸の反応性に使用されます:
HA (aq) +H2O (l) ⇌ H3O+ (aq) +A− (aq)
酸のイオン化定数は次のように表されます:
Ka=[H3O+] [A−]/ [HA]
式に [H2O] を追加しません。これは、水が反応物として機能し、溶媒として機能するためです。 .したがって、それを含めません。酸の Ka 値が高いほど、H3O+ と A- の濃度が非イオン化酸性溶液 HA の量と比較して高くなります。その結果、強い酸のイオン化定数は弱い酸のイオン化定数よりも高くなります。イオン化定数は、酸の強度が増すにつれて増加します。
酸のイオン化率は、酸の強度を評価する別の方法です。弱酸のイオン化率は、イオン化された酸の濃度と最初の酸の濃度の比率に 100 を掛けたものとして定義されます。
パーセントイオン化 =[H3O+] eq/ [HA] 0 × 100%
基本溶液中のイオン化定数
水溶液では、塩基イオン化定数 (Kb) の量は塩基の相対的な強さを反映します.強塩基は弱塩基よりも容易にイオン化するため、同様の溶液では水酸化物イオン濃度が高くなります。強い塩基のイオン化定数は、弱い塩基のイオン化定数よりも大きくなります。
B は塩基の反応性に使用されます:
B (aq) +H2O (l) ⇌ HB+ (aq) +OH− (aq)
基本的なイオン化定数は次のように表されます:
Kb=[HB+] [OH-]/ [B]
塩基のイオン化率 (相対強度の尺度) は次のように計算できます:
パーセントイオン化 =[OH−]eq/[B]0 × 100%
酸塩基対の相対的強度の共役
Bronsted-Lowry 酸塩基化学におけるプロトンの輸送は、コンジュゲートの相対強度間の相関関係を示しています酸塩基対;これは論理と一致しています。酸または塩基のイオン化定数 (Ka または Kb) は、酸または塩基がどれだけイオン化されたかを測定します。
追加の反応の平衡定数を数学的に乗算して、合計された反応の平衡定数を取得します。
Ka × Kb=[H3O+] [A−] / [HA] × [HA] [OH −] / [A−] =[H3O+] [OH−] =Kw
この式は、共役酸塩基対のイオン化定数間の関係を表しています。 product は水イオン積、Kw に等しい。この式を並べ替えると、共役酸塩基強度間の相互関係が明らかになります:
Ka=Kw/Kb または Kb=Kw/Ka
この反比例関係は、酸または塩基がコンジュゲートの強度により大きな影響を与えることを意味します.
弱酸と弱塩基
弱酸および弱塩基のヒドロニウムまたはヒドロキシルイオン強度は、全体の濃度よりも低い.
弱酸と弱塩基を使用して形成されたヒドロニウムまたはヒドロキシル イオンの濃度を計算することは、生成された濃度を計算するよりも困難です。強酸と強塩基による。これには、酸塩基平衡定数を利用して、ヒドロニウムまたはヒドロキシル イオンを生成することが含まれます。
結論
強酸と強塩基はほぼ完全にイオン化されています。弱酸と弱塩基は部分的なイオン化しかありません。弱酸と弱塩基の解離定数によると、これらの物質の相対的な強度を決定することができます。温度は、平衡定数に影響を与える唯一の要因です。酸の解離定数の値が高いほど、酸は強くなります。同様に、塩基の解離定数値が大きいほど、塩基は強くなります。
