酸と塩基の定義と強弱
カメレオン先生電離度が1に近いほど強い酸・塩基。アンモニアが弱塩基なのは電離度が小さいからだよ。
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- ブレンステッド・ローリーの定義では、水素イオン（新しいタブで開きます）を与える物質を酸、受け取る物質を塩基とする。
- 酸や塩基が電離して出すH⁺やOH⁻の数を価数といい、HClは1価、硫酸は2価にあたる。
- 電離度は溶けた物質のうち実際に電離した割合で、強酸・強塩基は1に近く、弱酸・弱塩基は小さい。
詳しく
2つの酸・塩基の定義と価数
酸と塩基をどう見分けるかには、歴史的に2つの定義がある。スウェーデンの化学者アレニウスは、水に溶けて水素イオンH⁺を出す物質を酸、水酸化物イオンOH⁻を出す物質を塩基と定義した。塩酸や酢酸、水酸化ナトリウムなどはこの定義のままで酸・塩基に分類できる。
一方、ブレンステッドとローリーは、OH⁻を含まない物質にも対応できるように、水素イオンH⁺を相手に与える物質を酸、受け取る物質を塩基と定義し直した。この定義では、反応の相手によって同じ物質が酸にも塩基にもなりうる。
酸や塩基の強さとは別に、1分子（新しいタブで開きます）あたり何個のH⁺やOH⁻を出せるかを価数という。塩酸HClや酢酸CH₃COOHは1価の酸、硫酸H₂SO₄は2価の酸であり、水酸化ナトリウムNaOHは1価の塩基、水酸化カルシウムCa(OH)₂は2価の塩基にあたる。
例：アンモニアはどちらの定義で塩基といえるか
気体のアンモニア（新しいタブで開きます）NH₃を水に溶かすと、という反応が起こり、水溶液（新しいタブで開きます）は塩基性を示す。ところがNH₃の分子にはもともとOH⁻が含まれていないため、アレニウスの定義だけでは塩基だと説明しづらい。
ブレンステッド・ローリーの定義では、NH₃が水からH⁺を受け取ってNH₄⁺になった、と考える。相手にH⁺を渡したか受け取ったかで見るこの定義なら、OH⁻を持たないNH₃も無理なく塩基に分類できる。
同じように、塩化水素（新しいタブで開きます）HClが水に溶ける反応でも、HClは水にH⁺を与える酸、水はH⁺を受け取る塩基として働いている。
なぜ電離度で強弱が決まるのか
酸や塩基の強さは、水に溶けたときにどれだけ電離するかで決まる。溶けた物質の物質量のうち実際に電離した割合を電離度と呼び、記号αで表す。
塩酸や硫酸、水酸化ナトリウムは水中でほぼ100%電離し、電離度はほぼ1になる。このように電離度がほぼ1の酸・塩基を強酸・強塩基という。
一方、酢酸やアンモニアは一部の分子しか電離せず、電離度は1よりかなり小さい。これらは弱酸・弱塩基と呼ばれ、同じモル濃度（新しいタブで開きます）でも強酸・強塩基より水素イオンや水酸化物イオンの濃度が低くなる。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/acid-base-definitions-and-strength/?from=print#quiz
アンモニアNH₃が水に溶けて塩基性を示すことを、水酸化物イオンOH⁻を出さなくても説明できる定義はどちらか。
- ◯ どちらの定義でも説明できない
- ◯ 電離度による見方
- ◯ ブレンステッド・ローリーの定義
- ◯ アレニウスの定義
正解：ブレンステッド・ローリーの定義
NH₃は水からH⁺を受け取ってNH₄⁺になるため、H⁺を与える・受け取るかで見るブレンステッド・ローリーの定義なら、OH⁻を持たないNH₃も塩基に分類できる。硫酸H₂SO₄の価数として正しいものはどれか。
- ◯ 2価
- ◯ 3価
- ◯ 1価
- ◯ 価数はない
正解：2価
硫酸H₂SO₄は1分子（新しいタブで開きます）あたりH⁺を2個出せるので2価の酸である。0.10mol/Lの酢酸水溶液において、電離した酢酸の濃度が1.0×10⁻³mol/Lであった。このときの電離度はいくらか。
答え：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
正解：0.010
電離度α＝電離した物質量÷溶けた物質量＝1.0×10⁻³÷0.10＝0.010。1よりかなり小さいため、酢酸は弱酸に分類される。次のうち弱塩基に分類される物質はどれか。
- ◯ 水酸化バリウム
- ◯ アンモニア
- ◯ 水酸化カリウム
- ◯ 水酸化ナトリウム
正解：アンモニア
アンモニア（新しいタブで開きます）は水中で一部しか電離（新しいタブで開きます）せず電離度が小さいため、弱塩基に分類される。水酸化ナトリウム・水酸化バリウム（新しいタブで開きます）・水酸化カリウムはいずれも強塩基である。
単元のポイント
- アレニウスの定義 水に溶けてH⁺を出す物質を酸、OH⁻を出す物質を塩基とする定義
- ブレンステッド・ローリーの定義 H⁺を与える物質を酸、受け取る物質を塩基とする、水以外の反応にも使える定義
- 価数 酸や塩基が1分子あたり出せるH⁺やOH⁻の数
- 電離度 溶けた物質のうち実際に電離した割合。0〜1の値で表す
- 強酸・強塩基 電離度がほぼ1で、水中でほとんど電離する酸・塩基
- 弱酸・弱塩基 電離度が1より小さく、一部だけが電離する酸・塩基