薬剤師国家試験出題項目

酸・塩基の概念

1 酸・塩基の定義

1)アレニウスの定義

酸:水に溶かすとプロトン(H)を放出する。
塩基:水に溶かすと水酸化物イオン(OH)を放出する。

アレニウスの定義によれば、HClなどのHを放出する物質が酸に該当し、NaOHなどのOHを放出する物質が塩基に該当する。なお、アレニウスの定義では、アンモニアなど(OH)を有していない物質が塩基であることを説明することが難しい。

2)ブレンステッド・ローリーの定義

酸:プロトン(H)を与える物質
塩基:プロトン(H)を受け取る物質

ブレンステッドの定義については、プロトン(H)に注目し、酸と塩基について定義づけている。
水中における酢酸の解離反応では、酢酸は水にプロトン(H)を与えるため、酸として働き、水は酢酸からプロトン(H)を受け取るため、塩基として働く。

また、水中におけるアンモニアの解離反応では、アンモニアは水からプロトン(H)を受け取るため、塩基として働き、水はアンモニアにプロトン(H)を与えるため、酸として働く。

3) ルイスの定義

酸:非共有電子対を受け取る物質
塩基:非共有電子対を与える物質

ルイスの定義については、非共有電子対に注目し、酸と塩基について定義づけている。
例えば、A(酸)とB(塩基)がある場合、ルイスの定義における酸・塩基反応は以下のように表される。

ルイスの定義を用いることで、プロトン(H)のやり取りのない反応や錯イオンの生成反応も酸塩基反応として理解することができる。

2 共役酸・共役塩基

 ブレンステッド・ローリーの定義における酸(HA)、塩基(B)の反応については、以下のように表すことできる。

上記の反応では、HAはBにHを与える酸であり、BはHを受け取る塩基である。一方、逆反応では、BHはAにHを与える酸であり、AはHを受け取る塩基である。
ブレンステッド・ローリーの定義における酸および塩基については、解離する前と解離した後では、性質が逆転する。上記の反応におけるHAとAは互いに共役であり、また、BとBHについても互いに共役である。

3 酸と塩基の価数

酸および塩基については、与えるプロトン(H)の数、受け入れるプロトン(H)の数により、価数を定めている。

●酸は、与える(H)の数に応じて、次にように呼ばれる。
1つのHを与える酸:1価の酸、一塩基酸
2つのHを与える酸:2価の酸、二塩基酸
3つのHを与える酸:3価の酸、三塩基酸

●塩基は、受け入れる(H)の数に応じて、次にように呼ばれる。
1つのHを受け入れる塩基:1価の塩基、一酸塩基
2つのHを受け入れる塩基:2価の塩基、二酸塩基
3つのHを受け入れる塩基:3価の塩基、三酸塩基

4 解離平衡、電離度

1) 解離平衡

 酸および塩基については、水に溶けると平衡状態となる。この平衡を酸解離平衡、塩基解離平衡、電離平衡という。
<酸の解離について>

解離度の大きい酸(強酸)については、ほとんど解離するため、反応は右側に大きく偏る。また、解離度の小さい酸(弱酸)については、ほとんど解離しないため、反応は左側に大きく偏る。

<塩基の解離について>

解離度の大きい塩基(強塩基)については、ほとんど解離するため、反応は右側に大きく偏る。また、解離度の小さい塩基(弱塩基)については、ほとんど解離しないため、反応は左側に大きく偏る。

2) 電離度

 電離度αとは、酸あるいは塩基の解離(電離)の程度を表す指標であり、酸または塩基の全量(mol)に対する電離した酸または塩基の量(mol)の比である。例えば、全量2 mol のHAが水中で0.7 mol電離した場合、その電離度は0.7 mol÷2 mol=0.35となる。

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