酸度定数

酸は、その定義の 1 つによれば、水性媒体中でイオン化して 水素 イオン (H ⁺ ) を放出することができる化学種です。その理論的な同定は、分子内の水素元素の存在に関連して行われることもあれば、実験的には、水素より反応性の高い金属との化学反応の際にこの水素を気体状態で放出する性質に基づいて行われることもあります。

以下に、産業および研究室の両方にとって非常に重要な酸の 2 つの例を示します。1 つは 水酸 (分子内に酸素を含まない)、2 つは酸素酸 ( 酸素 を含む) です。

HCl： 塩酸

H ₂ SO ₄ : 硫酸

酸が水中でイオン化すると、次のように表される平衡プロセスが発生します。

HA + H ₂ O ↔ A ^– + H ₃ O ⁺

または、簡略化して次のようにします。

HA ↔ A ^– + H ⁺

酸の電離度は 酸性定数 と呼ばれ、 Ka で表されます。 イオン化定数 という名前も使用され、以下に示すように数学的に定義できます。

括弧内に示される種は、それらのモル濃度を表す。したがって、酸性度定数の計算では、その共役塩基のモル濃度とその水素イオン数の積と、その非イオン化粒子のモル濃度との商を考慮します。したがって、その Ka 値はイオン濃度に直接比例し、酸の Ka 値が高いほど、その イオン化が 大きくなり、その酸の強度が大きくなることを示します。

表 1 は、温度 25°C での一部の酸の酸性度定数の値を示しています (温度は酸の Ka に大きく影響します)。

表 1. いくつかの酸の酸性度定数 ¹ ．

表の上部には、このテキストの冒頭で言及した酸が示されています。塩酸と硫酸は両方とも高い Ka を持ち、非常に強い酸です。一方、青酸は Ka が低く、非常に弱い酸です。したがって、塩酸または硫酸の溶液には溶液中に大きな割合のイオンが含まれているのに対し、青酸から作られた溶液には大きな割合の溶解分子が含まれていると結論付けることができます。

この挙動は、このような溶液に電流を流し、たとえばランプを点灯できる回路を構成することによって実験的に検証できます。次に、すべての溶液に電流が流れていることが観察されますが、酸が強いほどランプの強度は高くなります (溶液中には電流の伝達に関与するイオン粒子の数が多くなります)。

参考文献:

1. http://www.soq.com.br/conteudos/em/equilibrioquimico/p4.php

アトキンス、ピーター。ロレタ・ジョーンズ。化学の原理: 現代生活と環境への疑問、ポルト アレグレ: ブックマン、2001 年。