強酸と弱酸：それらは何で、どのように区別するのですか?

アカデミックな目的と実験室で使用する場合の両方で、強酸と弱酸を識別できることが重要です。強酸は非常にまれであるため、弱酸と区別する最も簡単な方法の 1 つは、それらが何であるかを記憶することです。リストされていない他の酸は弱酸です。

強酸と弱酸の重要な側面

• 強酸は水溶液中で完全に解離するため、すべての分子は水分子とヒドロニウム イオン (H ₃ O ⁺ ) を形成する少なくとも 1 つのプロトン (H ^{+ ) を失いますが、弱酸は部分的にしか解離しません。}
• 強酸は非常に少なく、強い無機酸は 7 つしかないため、弱酸と簡単に区別できるように覚えておくことができます。記載がない場合は弱酸性になります。
• 強酸は、塩酸（HCl）、硝酸（HNO3 _）、硫酸（H2SO4 _） 、臭化水素酸（ HBr _）、ヨウ化水素酸（HI）、過塩素酸（_HClO4）、塩素酸（HClO3 _）です。
• ハロゲン元素の反応によって形成される唯一の弱酸は、フッ化水素酸 (HF) です。技術的には弱酸ですが、フッ化水素酸は非常に腐食性があります。

強酸

強酸は水溶液中で完全に解離し、各分子は少なくとも 1 つのプロトン (H ⁺カチオン) を放出し、水分子とヒドロニウム イオン (H ₃ O ^{+ ) を形成します。}最も一般的な無機強酸は 7 です。

• 塩酸（HCl）
• 硝酸 (HNO ₃ )
• 硫酸（H ₂ SO ₄）
• 臭化水素酸（HBr）
• ヨウ化水素酸 (HI)
• 過塩素酸 (HClO ₄ )
• 塩素酸 (HClO ₃ )

次の例は、水溶液中の強酸の典型的なイオン化反応です。

HCl → H ⁺ + Cl ^–

HNO ₃ → H ⁺ + NO ₃ ^–

H ₂ SO ₄ → 2H ⁺ + SO ₄ ^–

これらの反応では、水素イオンは正電荷を持ち、陽イオンであり、反応の方向は生成物に向かってのみであることを明確にする必要があります。これは、すべての反応物分子が解離することを示しています.

弱酸

弱酸は水溶液中で完全に解離しません。つまり、特定の数の反応分子が元の組成のまま残ります。これはフッ化水素酸（HF）の場合です。強酸よりも弱酸の方がはるかに多い。p-トルエンスルホン酸などのいくつかの例外を除いて、ほとんどの有機酸は弱いですが、完全には解離しません. いくつかの弱酸を酸性度の低い順に以下に示します。

• HO ₂ C ₂ O ₂ H – シュウ酸
• H ₂ SO ₃ – 亜硫酸
• HSO ₄ ^– – 硫酸水素イオン
• H ₃ PO ₄ – リン酸
• HNO ₂ – 亜硝酸
• HF – フッ化水素酸
• HCO ₂ H – メタン酸
• C ₆ H ₅ COOH – 安息香酸
• CH ₃ COOH – 酢酸
• HCOOH – ギ酸

弱酸イオン化反応の例は酢酸であり、ヒドロニウムカチオンと酢酸アニオンを生成します。

CH ₃ COOH + H ₂ O ⇆ H ₃ O ⁺ + CH ₃ COO ^–

この場合、強酸とは異なり、二重矢印で示されているように、反応が両方向に起こることは注目に値します。この場合、逆反応の可能性が高いため、解離する酢酸分子は約 1% のみで、残りは元の組成のままです。

強酸と弱酸の見分け方

解離反応の平衡定数の値は、酸が強いか弱いかを示します。すなわち、酸解離定数Ｋ_{ａ は}、水性媒体中の酸解離反応の平衡定数である（対数パラメータも使用される、ｐＫ_ａ＝－ｌｏｇＫ_ａ）。強酸の場合、 K _aの値は大きくなります (pK _aの値は小さくなります)。弱酸では、K _aの値は小さい (そして pK _aの値は大きい)。

濃縮または希釈に対して強いまたは弱い

強弱という用語を、濃縮および希釈と混同しないように注意する必要があります。濃酸は、水溶液中に大量の酸を含んでいます。希釈したものは酸の量がほとんどありません。たとえば、12M 酢酸 (濃度 1 リットルあたり 12 モル) の酸がある場合、強い溶液になりますが、酸はまだ弱いです。0.0005 M 塩酸溶液 (1 リットルあたり 0.0005 モル濃度) は希薄な溶液ですが、酸は依然として強いです。

強いと腐食性の違い

希酢酸 (実際には酢) を飲むことは可能ですが、同じ濃度の硫酸を飲むと、とてつもない化学熱傷が発生します。腐食性（この場合は硫酸）という用語は、酸が接触する材料に発生する損傷を指しますが、強弱は酸の特性です。酸はしばしば腐食性ですが、一部のカルボランは非常に強い酸で、硫酸よりもはるかに強いですが、皮膚を傷つけることなく手に持つことができますが、フッ化水素酸は弱酸であっても組織を破壊します. .

ソース

• Housecroft、CE 無機化学。(第 2 版) プレンティス ホール。シャープ、AG (2004)。ISBN 978-0-13-039913-7.
• ポーターフィールド、ウィリアム W.無機化学。（1984）。アディソン・ウェズリー。ISBN 0-201-05660-7。
• Trummal、A.、Lipping、L.、等。水およびジメチルスルホキシド中の強酸の酸性度。J. Phys. Chem. A. 120(20) (2016) 3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253