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酸性溶液は、溶質が酸である水溶液として簡単に定義できます。酸性溶液は、塩基性溶液および中性溶液と区別できる次の特性によって特徴付けられます。
- 彼らは一般的に苦い、時にはスパイシーな味を持っています.
- それらは刺激的な解決策です。
- それらは塩基を中和します。
- それらは、いくつかの金属を溶解することができます。
多くの酸性溶液はこれらの特徴をすべて備えていますが、他の特徴はわずかしかないため、酸性溶液を定義する適切な方法ではありません。酸溶液の明確な化学的概念を開発するには、まず化学的観点から酸とは何かを理解する必要があります。
酸の概念
歴史を通じて発展してきた酸と塩基の 3 つの異なる概念があります。1つ目はアレニウスの酸と塩基の概念で、彼は酸を溶液中で陽子 (H + )を放出できる物質と定義しました。一方、彼は、塩基は水酸化物イオン (OH – ) を放出できる任意の物質であると述べました。
Brønsted と Lowry はその後、アレニウスの塩基の概念を修正し、酸の概念を維持しながら、独自の理論を開発しました。最後に、現在受け入れられている酸性度の概念は、電子欠乏物質が塩基から電子対を受け取り、供与共有結合を形成する能力です。
酸と塩基のルイスの概念は最も広く、最も正確ですが、その最大の適用性は、水性媒体の外で酸度と塩基度を分析する場合です。酸溶液は、定義上、酸の水溶液であるため、アレニウスの概念またはブレンステッドとローリーの概念は、酸溶液のより適切な概念を確立するのに十分です。
水のイオンバランス
水溶液の酸性度は、溶質として作用する酸と溶媒である水という 2 つの要因によって決まります。2 つの中で、水は酸性度と塩基性度の概念の最も重要な部分を表します。これは、酸性度の測定スケールである pH スケールが、水の自己プロトリシスとも呼ばれる水のイオンバランスに由来するためです。
水は私たちが中性物質と考えるものです。前の反応の化学量論から、水は同じ量のヒドロニウムイオンと水酸化物イオンを生成することがわかります。これにより、中性溶液を、水のように、これら 2 つのイオンの濃度が等しい溶液と定義できます。
ヒドロニウムイオンと水酸化物イオンの相対濃度に基づく酸性溶液の定義
水の解離から生じるものよりも多くの量のヒドロニウム イオンを溶液に与える酸を溶解すると、水のイオン バランスが影響を受け、反応物に向かって移動し、プロセス中の水酸化物イオンの濃度が低下します。 . このため、水酸化物よりも多くのヒドロニウムが存在する溶液が得られます。これにより、次の定義を確立できます。
酸性溶液は、化学的な観点から、水酸化物イオンよりも高濃度のヒドロニウム イオンを含む水溶液として定義されます。
ヒドロニウムイオン濃度による酸性溶液の定義
上式の平衡定数を使用して、任意の溶液のヒドロニウムイオンと水酸化物イオンの平衡濃度を決定できます。純水または中性溶液の場合、両方の濃度が等しいことがわかっているため、次のように書くことができます。
溶液中のヒドロニウム イオンの濃度が増加すると、それらの積を 10 -14に等しく保つために、水酸化物イオンの濃度は必然的に減少します。この事実を前の定義と組み合わせると、ヒドロニウムイオンの濃度のみに関して、別のさらに正確な定義を確立できます。
酸性溶液は、10 -7モルを超える濃度のヒドロニウムイオンを含む水溶液として定義されます。
ヒドロニウム イオンの濃度が 10 -7を超える場合、水酸化物イオンの濃度は必然的に 10 -7未満でなければならず、したがってヒドロニウム イオンの濃度よりも低くなければならないため、この定義には前の定義が暗示的に含まれています。
pHスケールに基づく酸性溶液の定義
最後に、pHスケールを酸性度の尺度として使用することで、酸性、塩基性、または中性の溶液が存在する時期を判断できます. 溶液の pH は、理想的な溶液の場合、溶液中のヒドロニウム イオンのモル濃度の 10 を底とする対数の負の値として定義されます。
ヒドロニウム イオン濃度が 10 -7である中性溶液の場合、pH の値は 7 です。また、負の符号があるため、ヒドロニウム イオン濃度が増加すると、pH は実際には減少します。このため、ヒドロニウムイオン濃度が 10 -7を超えることがわかっている酸性溶液の場合、pH は必然的に 7 未満になります。したがって、酸性溶液の 4 番目の定義を与えることができます。
酸性溶液は、pH 7 未満の水溶液と定義されます。
この最後の解決策は、最も簡潔で単純ですが、ここで提示した他のすべての定義を暗黙のうちに含んでいます。pH が 7 未満の場合、ヒドロニウム濃度は 10 -7を超えます。これは、水酸化物イオンよりもヒドロニウム イオンの濃度の方が高いことを意味します。
参考文献
- アソレア。（2020年5月2日）。7.6: pH スケール. https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/から取得
- ブラウン、T. (2021)。化学: 中央科学(第 11 版)。ロンドン、イギリス: ピアソン教育。
- Chang、R.、Manzo、Á。R.、ロペス、PS、およびヘランツ、ZR (2020)。化学（第10版）。ニューヨーク州ニューヨーク市: MCGRAW-HILL。
- Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry の酸と塩基 – 化学 2e . https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-basesから取得
- pHおよびpOH。（2020年10月30日）。スペイン語の LibreTexts。https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911から取得
