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酸塩基反応と酸化還元反応は、化学反応の 2 つの一般的な、非常に異なるクラスです。酸塩基反応は、関与する原子の酸化状態を変化させることなく、酸性種と塩基性種の間のイオン交換を伴いますが、酸化還元反応は、酸化状態に影響を与える電子の交換を伴います。
この基本的な違いに加えて、酸塩基反応と酸化還元反応には、さまざまな種類の化学試薬も含まれます。酸塩基性のものは酸と塩基の介在が必要ですが、酸化還元性のものは酸化剤と還元剤が必要です。両方の種類の化学反応 に参加できる化合物がいくつかありますが、別のグループの化合物は 2 つのうちの 1 つにしか参加できません。非酸化性酸は、この 2 番目のグループに属する化学物質の例です。
物質が非酸化性酸であることの意味を理解するには、まず酸とは何か、酸化剤とは何かを理解する必要があります。
酸とは何？
酸と塩基にはいくつかの異なる概念があります。アレニウス酸塩基理論の観点からは、酸は水溶液中でイオン化し、H +イオン(プロトン) を溶液中に放出することができる物質です。Brønsted と Lowry の理論の観点からすると、酸は塩基にプロトンを供与できる物質です。一方、ルイス理論では、酸は、供与共有結合で電子対を受け取ることができる電子不足の化学種と定義されています。
すべての定義の中で、ルイスの定義が最も広く、酸として 知られているすべての物質を網羅しています。この概念は、物質が酸として作用するためには、塩基として作用する別の物質と反応しなければならないことを意味します。
酸化剤とは何？
酸化剤は、別の化学物質から 1 つまたは複数の電子を除去できる物質です。この過程で、酸化剤は還元され、もう一方の物質（還元剤と呼ばれる）は酸化されます。つまり、酸化剤は他の物質を酸化できる物質であり、この能力からその名前が付けられました。
優れた酸化剤の主な特徴は、還元力が高いことです。これは、それらが還元する傾向が強いことを示しており、これは、他の種を酸化する大きな能力があることを意味します.
非酸化性酸とは何ですか？
前の概念に基づいて、非酸化性酸とは何かの一般的な定義を確立できます。この意味で、非酸化性酸は、プロトンを別のプロトンに供与できる、または供与共有結合の形で電子対を受け入れることができる化学物質であると言えますが、還元する傾向はありませんまたは他の化学種に酸化します。換言すれば、非酸化性酸は、還元電位が比較的低い酸である。
誤解を招く可能性があるため、この定義には注意が必要です。すべてのアレニウス酸またはブレンステッド酸とローリー酸は、プロトンまたは H +イオンを生成しますこれらは水素分子に還元され、酸化剤として作用します。この観点から、すべてのアレニウス酸またはブレンステッド酸とローリー酸は酸化性酸であると言えます。しかし、これはそうではないと考えられています。混乱を避けるために、酸化性酸は、溶液中で、還元電位が水素の還元電位よりも大きいいくつかの種を生成する酸と見なされます。還元電位は、定義上ゼロの値が割り当てられている標準水素電極に関して測定されるため、酸化剤の概念は正の還元電位を持つ物質として再解釈されます。
したがって、非酸化性酸は、陽子を別の化学物質に供与できる化学物質、または供与共有結合の形で電子対を受け入れる化学物質として定義できます。負の還元電位. 水素のそれよりも大きい.
非酸化性酸の特徴
非酸化性酸は、酸の一般的な特性と、それらを非酸化性にする他のいくつかの特性を持っています。これらの機能は次のとおりです。
- それらは酸味のある物質です。
- それらは一般に水に溶けます。
- それらは、酸性 pH (7 未満) の水溶液を生成します。
- それらは強酸でも弱酸でもかまいません。
- 電子を拾ったり収縮したりする傾向はありません。
- それらは、ゼロ以上の還元電位を持つイオンを生成しません。
- それらは簡単には削減できません。
- それらは、皮膚や他の有機組織に腐食性と刺激性を与える可能性があります。
- それらは活性金属と反応してガス状水素を生成することができます。
酸化する酸と酸化しない酸があるのはなぜですか?
酸化性の酸と非酸化性の酸があるのは、酸性度と還元力が必ずしも関係ないからです。酸性度は、共役塩基の安定性に対する酸の安定性の関数です。酸性度の高い物質は、共役塩基への変換時に安定する非常に不安定な構造を持つか、特に安定な共役塩基を形成します。または両方が同時に発生することもあります。
代わりに、物質が酸化剤として振る舞う能力は、共役塩基とは異なる還元種の還元電位と安定性に依存します。
酸化性酸と非酸化性酸の違いを説明する 2 つの例
多くの鉱酸は強酸であると同時に、優れた酸化剤でもあります。典型的な例は硝酸 (HNO 3 ) で、これは水中で解離すると硝酸イオン (NO 3 – ) を生成し、これは容易に一酸化窒素 (NO) に還元されます。硝酸塩は、+1.10 V という比較的高い正の還元電位を持つため、優れた酸化剤です。
硝酸塩が優れた酸化剤である理由は、このイオンのすべての安定した共鳴構造において、窒素が非常に電気陰性の元素であるという事実にもかかわらず、中央の窒素原子が正の形式電荷を持っているためです。これにより、窒素は電子を拾って還元する傾向が強くなります。
これは、強力な鉱酸であるが酸化剤ではない塩酸 (HCl) とは対照的です。塩酸の共役塩基、つまり塩化物イオン (Cl – ) は完全なオクテットを持ち、電気陰性度の高い原子に負電荷を持っています。これは理想的な状況です。実際、塩素は塩化物イオンを超えて還元することはできないため、HCl が酸化剤として作用することは不可能です (H+ が酸化剤でない限り、H + はカウントされません)。
非酸化性酸の例
多くの非酸化性酸があります。ほとんどの有機酸は非酸化性ですが、すべての水素酸も非酸化性です。以下は、実験室で一般的に使用される 13 の非酸化性酸のリストです。
| フッ化水素酸（HF） | 硫化水素 ( H2S ) | 安息香酸 (C 6 H 5 COOH) |
| 塩酸（HCl） | 炭酸 (H 2 CO 3 ) | クロロ酢酸(ClCH 2 COOH) |
| 臭化水素酸 (HBr) | 酢酸（CH 3 COOH） | ギ酸 (HCOOH) |
| ヨウ化水素酸 (HI) | リン酸 (H 3 PO 4 ) | トリフルオロ酢酸 (CF 3 COOH) |
| 硫酸 (H 2 SO 4 ) |
参考文献
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