中和と塩
中和
中和とは酸と塩基の反応である。酸のH+を塩基が受け取る。酸のH+と塩基のOH-が反応してH2Oになる場合が多いが、例外もある。
塩(えん)
酸の陰イオンと、塩基の陽イオンがイオン結合した物質を塩と呼ぶ。大抵のイオン結合性物質は中和によって生じた塩である。
塩の種類
中和反応しても、塩の中にHが残っていたり、OHが残る場合もある。そのような塩には以下の名前がついている。しかし、それらは酸性・中性・塩基性を示すものではないので混乱に注意。
正塩:HもOHも残っていない
NaCl、KNO3
酸性塩:Hが残っている
NaHSO4、NaHCO3
塩基性塩:OHが残っている
MgCl(OH)、CuCl(OH)
酸化物と塩
酸化物
酸化物とはその名の通り、酸素と結合した物質である。酸化物の中には、塩基と反応するものや、酸と反応もするもの、酸塩基両方と反応するものなどがある。
酸性酸化物
非金属元素の酸化物である
CO2、NO2、P4O10、SO2、SO3
水と反応して酸となる
塩基と反応して塩を生成する
塩基性酸化物
金属元素の酸化物である
水と反応して塩基となる
酸と反応して塩を生成する
両性酸化物
両性元素(Zn、Al、Sn、Pb) の酸化物である
Al2O3、ZnO
酸と塩基の両方と反応し、塩を生成する
酸性酸化物と塩基性酸化物の塩
酸性酸化物と塩基性酸化物は反応し、塩を生じる。
オキソ酸
オキソ酸とは
酸の分子内に酸素Oを含むものをオキソ酸と呼ぶ。
硫酸 H2SO4
亜硫酸 H2SO3
硝酸 HNO3
炭酸 H2CO3
リン酸 H3PO4
オキソ酸は酸性酸化物が水と反応すると生成される。
オキソ酸の強さ
同じ元素で構成されている酸は、Oの数が多ければ多いほど酸性が強くなる。
硫黄のオキソ酸
H2SO4 > H2SO3
塩素のオキソ酸
HClO4 > HClO3 > HClO2 > HClO
水酸化物
水酸化物とは
金属イオンと水酸化物イオンOH-がイオン結合した物質を水酸化物と呼ぶ。
水酸化ナトリウム NaOH
水酸化カリウム KOH
水酸化リチウム LiOH
水酸化マグネシウム Mg(OH)2
水酸化カルシウム Ca(OH)2
水酸化バリウム Ba(OH)2
塩基性酸化物と水を反応させると生成できる。
両性水酸化物
両性元素(Zn、Al、Sn、Pb)のイオンと水酸化物イオンOH-がイオン結合した物質を両性水酸化物(Al(OH)3、Zn(OH)2など)お呼ぶ。両性水酸化物は酸とも塩基とも反応する。
相手が酸の時
相手が塩基の時
塩の水溶液の液性
塩(えん)の水溶液
塩は酸と塩基の中和反応によって生成されたものである。中和反応を経たのであるから、その塩は中性であると勘違いし易いが、実際はそうではない。強酸・弱酸、強塩基・弱塩基の組み合わせの違いによって液性も変化する。
強い方の液性が出る。
- 弱酸と強塩基の塩:塩基性
- 強酸と弱塩基の塩:酸性
- 強酸と強塩基の塩:中性
- 弱酸と弱塩基の塩:中性
塩の加水分解
塩の水溶液が必ずしも中性でないのは、塩が水と反応(加水分解)してしまうことによる。
弱酸と強塩基の塩
例えば、酢酸CH3COOHとNaOHの反応では、CH3COONaが生成される。
CH3COONaは、水溶液中ではCH3COO-とNa+に電離している。酢酸は元々弱酸であるため、電離度が低く、イオンの状態でいるよりはCH3COOHの状態でいた方が居心地が良い。そのため、水と反応して、一部がCH3COOHに戻る。
その結果、水溶液中にOH-の割合が若干増え、水溶液は塩基性となる。
強酸と弱塩基の塩
上記の反応とは逆に、塩基由来のイオンが水と反応する。その結果、水溶液中にH+が増え、水溶液は酸性になる。
強酸と強塩基の塩
水との反応は起こらない。そのため水溶液は中性となる。
弱酸と弱塩基の塩
酸由来のイオンと、塩基由来のイオンが水と反応する。H+、OH-どちらも増えるため水溶液は中性となる。
酸性塩の液性
塩の一部にHが残っているものを酸性塩と呼ぶ。酸性塩の中には、水溶液が酸性になるものもあれば、塩基性になるものもある。
硫酸水素塩
液性は酸性になる。
HSO4 ⇔ H+ + SO42-
炭酸水素塩
液性は塩基性になる。
HCO3– + H2O ⇔ H2CO3 + OH-
弱酸・弱塩基の遊離
弱酸(弱塩基)の遊離
弱酸由来の塩に強酸を加えると、弱酸が遊離する反応が起こる。
CH3COONa + HCl → NaCl + CH3COOH
弱酸は電離度が低いため、イオンの状態よりも分子の状態を好む。一方、強酸はイオンの状態を好む。そのため、強酸のH+は弱酸由来のイオン(CH3COO-)に奪われる。弱塩基に強塩基を加えても同様の反応が起こる。
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揮発性の酸の遊離
揮発性とは蒸発のしやすさという意味である。揮発性の酸由来の塩に、不揮発性の酸を加えると、不揮発性の酸由来の塩を形成し、より安定しようとする。その結果、揮発性の酸は遊離する。
NaCl(揮発性酸の塩) + H2SO4(不揮発性酸) → NaHSO4 +HCl
NaCl(揮発性酸の塩) + H2SO4(不揮発性酸) → NaHSO4 +HCl