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酸と塩基

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酸と塩基とは何か、またこれらの物質はどのように測定できるのかについて説明します。また、その特徴とさまざまな用途は何ですか。

酸と塩基 酸と塩基の反応を中和といいます。

酸と塩基とは何ですか?

酸と塩基は自然界に存在する物質であり、その pH レベル、つまり酸性またはアルカリ性の程度によって区別されます。しかし、どちらも腐食性があり、多くの場合有毒な物質である傾向がありますが、それでも産業上および人体に多数の用途があります。

酸は、pH 7 より低い物質 (水の pH は 7 に等しい、中性とみなされます) であり、その化学反応には通常、水を加えると大量の水素イオンが含まれます。通常、それらはプロトン (H + ) を失うことによって他の物質と反応します。

一方、塩基は pH 7 を超える物質であり、水溶液中では通常、媒体にヒドロキシル イオン (OH – ) をもたらします。これらは通常強力な酸化剤であり、周囲の媒体からのプロトンと反応します。

酸と塩基の反応は中和と呼ばれ、両方の化合物の酸性または塩基性の特性が多かれ少なかれ除去され、代わりに水と塩が生成されます。

「酢酸」も参照

酸と塩基の特徴

酸と塩基 酸は通常、レモンのクエン酸のように酸っぱいです。
  • 風味。塩基と酸は味によって簡単に区別できます。前者は特徴的な苦味を持ちますが、酸は通常、レモンのクエン酸のように酸っぱいです。強度の低い塩基の中には、石鹸のような風味を示す傾向があるものもあります。
  • 電気伝導率。水溶液中の酸と塩基はどちらも非常に良好な導電体です。これは、荷電イオンを生成する能力によるものです。
  • 溶解性。酸と塩基は一般に水に溶けます。ただし、苛性ソーダ (NaOH) などの多くの強塩基は、その際 (発熱反応) に膨大な量のエネルギーを放出するため、この液体との接触は重大な引火の危険性があると考えられています。
  • 反応性。酸と塩基は、酸がプロトンを放出するのに対し、塩基はそれに付随する物質からプロトンを受け取るという点で区別されます。これは、通常、有機物などの物質に対してさまざまな方法で化学反応することを意味しますが、どちらの場合も目に見える影響は腐食です。たとえば、酸と塩基の両方が皮膚に深刻な火傷を引き起こす可能性があります。
  • 外観。酸は油っぽい粘稠度を持ちますが、一部の塩基は石鹸のような感触を持つことがあります。ただし、固体状態では、特定の物質に応じて多かれ少なかれ多孔質で壊れやすい傾向があります。酸性または塩基性ガスの中には、肉眼でも見えるものもあります。
酸と塩基 苛性ソーダは通常、重篤な引火の危険性があると考えられている塩基です。

中和

酸と塩基 中和の結果、塩味の物質が生成されます。

塩基と酸を混合すると、中和効果が発生し、酸によって放出されたプロトンが塩基によって受け入れられ、両方の酸性または塩基性の特性の一部（またはすべて）が失われます。

この反応の生成物として、関与する酸と塩基に応じて、水とある種の塩が形成されます。したがって、得られる物質は酸味やアルカリ性ではなく、塩味を帯びます。例:塩酸(HCl (aq) ) は水酸化ナトリウム (NaOH) と反応して、塩化ナトリウム (NaCl) と水 (H 2 O) の塩を形成します。

物理的状態

酸と塩基 ガス状のものは、産業上および人体上のリスクが最も大きいものです。

酸とアルカリはどちらも、固体(粉末)、気体、液体という物質の集合体の 3 つの状態のいずれかで存在します。

ガス状のものは、吸入されて呼吸器系に損傷を与える前に認識できないことが多いため、産業上および人体上のリスクが最も大きいものです。

pH測定

酸と塩基 酸を加えるとリトマス試験紙がピンク色に変わります。

物質の pH (水溶液中の物質の酸性またはアルカリ性) を測定するには、酸塩基指示薬が使用されます。酸塩基指示薬は、化合物の酸性またはアルカリ性を測定するために使用される物質、材料、または測定器です。

青色リトマス紙と呼ばれる特別な種類の紙があり、酸と接触すると色が赤色に変化しますが、塩基には何も起こりません。

フェノールフタレインのように、塩基と接触するとピンク色に変化し、酸と接触すると無色になる液体物質もあります。一方、メチルオレンジは、pH 3 未満では赤色、pH 4 を超えると黄色になる pH 指示薬です。

酸と塩基の応用

酸と塩基 基剤は石鹸などの洗浄に使用できます。

塩基と酸には両方とも多くの産業用途があります。

  • 酸。その腐食特性は、工業物質 (金属など) から錆やその他の不純物を除去するために使用されます。さらに、電気を得る化学反応にも使用されます（電池の場合など）。さらに、それらは肥料の一部であり、研究室で特定の生成物を得るために、制御された化学反応の触媒としてよく使用されます。
  • ベース。これらは、石鹸、プールの塩素、さらにはアンモニアなどの洗浄および消毒物質だけでなく、乾燥剤や環境湿度に対処するための製品としてもよく使用されます。これらは、重炭酸ナトリウムなどの酸性度に対抗する薬や、マグネシアミルクなどの下剤としても製造されています。

命名法

酸と塩基 塩基は通常水酸化物と呼ばれます。

酸の名前は、「酸っぱい」を意味するラテン語の「acidus 」に由来しています。一方、アルカリと呼ばれる塩基は、「灰」を意味するアラビア語のAl-Qalyにその名前が由来しています。これらの名前には、人間が古代からそれらをどのように扱い、その特徴に基づいて一方を他方から区別しようとしていたかがわかります。

酸の命名法。

オキシ酸。これらは、酸素、非金属、水素を含む酸です。それらに名前を付けるには、非金属が持つ酸化数の数に応じた接頭辞と接尾辞が使用されます。例えば：

  • 非金属が 4 つの酸化数を持つ場合:
    • 酸化数が最も低い場合。 「酸」という単語の後に、非金属を指す単語の接頭辞「hypo-」が続き、その後に接尾辞「-oso」が続きます。例: 次亜塩素酸 (HClO)、塩素は酸化数 1+ です。
    • 以下の酸化数について。 「酸」という単語の後に非金属を指す単語が続き、その後に接尾辞「-oso」が続きます。例: 亜塩素酸 (HClO 2 )、塩素の酸化数は 3+ です。
    • 酸化数については次のとおりです。 「酸」という単語の後に非金属を指す単語が続き、その後に接尾辞「-ic」が続きます。例: 塩素酸 (HClO 3 )、塩素の酸化数は 5+ です。
    • 酸化数が最も高い場合。 「酸」という単語の後に非金属を指す単語の接頭辞「per-」が続き、その後に接尾辞「-ico」が続きます。例: 過塩素酸 (HClO 4 )、塩素の酸化数は 7+ です。
  • 非金属に 2 つの酸化状態がある場合:
    • 酸化数が最も低い場合。 「酸」という単語の後に非金属を指す単語が続き、その後に接尾辞「-oso」が続きます。例: 亜硫酸 (H 2 SO 3 )、硫黄の酸化数は 4+ です。
    • 酸化数が最も高い場合。 「酸」という単語の後に非金属を指す単語が続き、その後に接尾辞「-ic」が続きます。例:硫酸(H 2 SO 4 )、硫黄は酸化数 6+ を持ちます。

二元酸または二元酸。これらは、水素とハロゲン(F、Cl、Br、I)、または酸素 (S、Se、Te) とは異なる周期律表の VI A 族の元素から構成される酸です。それらは、「酸」という単語の後に非金属の名前を表す単語が続き、その後に接尾辞「-ヒドリック」が続くことによって名前が付けられます。式には下付き文字 (ac) を入れる必要があります。これは、式が水溶液であることを意味します。例: 塩酸 (HCl (aq) )、臭化水素酸 (HBr (aq) )、硫化水素 (H 2 S (aq) )。

基本命名法

ほとんどの塩基は通常、これらの化合物が持つヒドロキシル官能基 (OH -)を指し、 水酸化物 と呼ばれます。それらは、「水酸化物」という語句の後に金属の名前を書き、その後に金属の酸化数をローマ数字で括弧内に記して命名されます（酸化数が複数ある場合）。例: 水酸化ナトリウム (NaOH)、水酸化マグネシウム (Mg(OH) 2 )、水酸化鉄 (II) (Fe(OH) 2 )、および水酸化鉄 (III) (Fe(OH) 3 )。

続きを読む:有機化学

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