酸と塩基の基本

薬の配合変化などに大きく関わる酸性、塩基性。今回は酸性や塩基性の基本について見ていきたいと思います。

 

 

酸と塩基

溶液中において分子は陽イオンと陰イオンにわかれることを解離しますが、溶質が分子形で存在するか、イオン形で存在するかによって、電解質と非電解質にわけられます。例えば、塩(NaCl)はNa+とCl−に解離しますが、ブドウ糖は解離せず分子形として存在します。

 

電解質の代表例にはNaCl以外にも酸、塩基があり以下の3つの定義があります。

 

• Arrhenius(アレニウス)の定義；酸はH+を生じるもの、塩基はOH−を生じるもの
• Lewis(ルイス)の定義；酸は電子を受け取るもの、塩基は電子を与えるもの
• BronstedーLowry(ブレンステッド・ローリー)の定義；酸はH+を放出できるもの、塩基はH+を受け取るもの

 

 

酸と塩基の強さ

HClなどの強酸は水に溶かすと、ほぼすべてが解離するのでH+の濃度はそのままHClの濃度と一緒と考えることができます。しかし、酢酸などの弱酸はすべて解離しないためどれくらい解離するかを考える必要があり、解離する割合を電離度と言います。

 

酢酸を水に溶かす例をもとに弱酸を見てみます。

 

• CH3COOH+H2O→CH3COO−+H3O+(見にくくてすいません)

 

表示がエラーになってしまうため→は右方向のみとなっていますが、本当は上の反応が右に行ったり、左に行ったりしていて、見かけ上止まっているように見えます。この状態を平衡状態と呼びます。

 

酢酸のCH3COOの部分をAとおくと、酢酸はHAと表され以下の式に書き換えることができます。

 

• HA+H2O→A−+H3O+(H+)

 

平衡状態では、それぞれの濃度を[HA]、[H2O]、[A−]、[H+]として、平衡定数をKとすると以下の関係式が成り立ちます。

 

• K=[A−]・[H+]/([HA]・[H2O])

 

この式において[H2O]は無視できるほど小さいので、Kの中に組み込むことができ、Ka=K[H2O]が成り立ちます。このKaを酸解離定数と呼びます。

 

• Ka=[A−]・[H+]/[HA]

 

弱塩基は割愛しますが、同様に行うと

 

• Kb=[BH+][OH−]/[B]

 

となります。

 

まとめ

• 酸と塩基の定義には、Arrhenius(アレニウス)の定義、Lewis(ルイス)の定義、BronstedーLowry(ブレンステッド・ローリー)の定義などがある。
• 強酸はほぼ全て解離するが、弱酸は全て解離しないため電離度を考慮する必要がある。
• 弱酸においてはKa=[A−]・[H+]/[HA]が成り立ち、Kaを酸解離定数と言う。