学部生
  1. 一般化学  1.1. 化学の紹介  1.2. 原子構造  1.2.1. サブアトム粒子  1.2.2. 原子モデル  1.2.3. 量子数  1.2.4. 電子配置  1.2.5. 周期的傾向  1.2.6. 同位体とその応用  1.3. 化学結合  1.3.1. イオン結合  1.3.2. 共有結合  1.3.3. 金属結合  1.3.4. 混成  1.3.5. 分子構造とVSEPR理論  1.3.6. 結合の極性と双極子モーメント  1.4. 化学量論  1.4.1. モルの概念  1.4.2. 経験式と分子式  1.4.3. 制限試薬と過剰試薬  1.4.4. 収率と純度のパーセンテージ  1.4.5. 希釈計算  1.5. 物質の状態  1.5.1. 気体法則  1.5.2. 物質と分子間力  1.5.3. 固体と結晶構造  1.5.4. 状態図  1.5.5. プラズマと臨界流体  1.6. Chemical reactions  1.6.1. 化学反応の種類  1.6.2. 化学方程式のバランス  1.6.3. 熱化学反応  1.6.4. 反応エネルギープロフィール  1.7. Solutions and Mixtures  1.7.1. 濃度単位  1.7.2. 症状の特性  1.7.3. 溶解度と溶解度規則  1.7.4. ヘンリーの法則とラウールの法則  1.7.5. 分配係数  1.8. 化学平衡  1.8.1. 質量作用の法則  1.8.2. ル シャトリエの法則  1.8.3. 反応商  1.8.4. 平衡定数の計算には、このオンライン計算機を使用してください。平衡定数（Eq.）を入力し、計算ボタンを押してください。ここでは、与えられた入力値を使用して平衡定数の計算がどのように説明されるかを示します -> 0.05 = 0.05/0。  1.8.5. 酸塩基平衡  1.9. 酸と塩基  1.9.1. アレニウス、ブレンステッド-ローリー、ルイスの定義  1.9.2. pHとpOH  1.9.3. 酸塩基滴定  1.9.4. 緩衝溶液  1.9.5. 酸塩基指示薬  1.9.6. 多プロトン酸と塩基  1.10. 電気化学  1.10.1. 酸化還元反応  1.10.2. ガルバニ電池と電解セル  1.10.3. ネルンストの式  1.10.4. 電気分解  1.10.5. ファラデーの電気分解の法則  1.11. 熱力学  1.11.1. 熱力学の法則  1.11.2. エンタルピー、エントロピーとギブズ自由エネルギー  1.11.3. 反応の自発性  1.11.4. 熱力学サイクル（ヘスの法則、カルノーサイクル）  1.12. 動力学  1.12.1. 速度式と反応次数  1.12.2. 活性化エネルギーと触媒  1.12.3. 衝突理論  1.12.4. 反応機構  1.12.5. 遷移状態理論
  2. 有機化学  2.1. 構造と関係  2.1.1. 炭素化合物の混成  2.1.2. 共鳴と芳香族性  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. 誘導効果と共鳴効果  2.2. 炭化水素  2.2.1. 炭化水素  2.2.2. アルケン  2.2.3. アルキン  2.2.4. 芳香族化合物  2.2.5. シクロアルカンと配座  2.3. 官能基  2.3.1. アルコールとフェノール  2.3.2. エーテルとエポキシド  2.3.3. アルデヒドとケトン  2.3.4. カルボン酸とその誘導体  2.3.5. Amin  2.3.6. エステルとアミド  2.3.7. チオールとスルフィド  2.4. ステレオ化学  2.4.1. 立体化学における異性体  2.4.2. キラリティと光学活性  2.4.3. 構造解析  2.4.4. ジアステレオマーとエナンチオマー  2.5.1. Substitution reactions  2.5.2. 脱離反応  2.5.3. 付加反応  2.5.4. ラジカル反応  2.5.5. 転位反応  2.5.6. 周環反応  2.6. スペクトロスコピーと構造解析  2.6.1. 赤外分光法  2.6.2. 核磁気共鳴分光法  2.6.3. 質量分析  2.6.4. UV-可視分光法  2.6.5. X線結晶学  2.7. 高分子化学  2.7.1. Addition and Condensation Polymers  2.7.2. 重合のメカニズム  2.7.3. 生分解性ポリマー  2.7.4. 導電性およびスマートポリマー
  3. 無機化学  3.1. 配位化学  3.1.1. 配位子と錯体化合物  3.1.2. 結晶場理論  3.1.3. 配位化合物における分子軌道理論  3.1.4. ヤーン-テイラー歪み  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. アルカリ金属とアルカリ土類金属  3.2.2. ハロゲンと希ガス  3.2.3. 遷移金属とその錯体  3.2.4. ランタニドとアクチニド  3.3. 固体化学  3.3.1. クリスタル格子と単位セル  3.3.2. 固体の欠陥  3.3.3. 電気および磁気特性  3.3.4. 超伝導  3.4. 生物無機化学  3.4.1. 生物学における金属イオン  3.4.2. 金属との酵素反応  3.4.3. 金属中毒とデトックス  3.4.4. メタロタンパク質とメタロ酵素
  4. 物理化学  4.1. 量子化学  4.1.1. 波動-粒子二重性  4.1.2. シュレーディンガー方程式  4.1.3. 量子数と軌道  4.1.4. 原子および分子分光法  4.2. 統計力学  4.2.1. マクスウェル・ボルツマン分布  4.2.2. 分配関数  4.2.3. ボース＝アインシュタイン統計とフェルミ＝ディラック統計  4.3. 化学熱力学  4.3.1. ギブズ自由エネルギー  4.3.2. 相転移  4.3.3. 熱力学的効率  4.4. 表面化学  4.4.1. 吸着と触媒作用  4.4.2. コロイドと乳濁液
  5. 分析化学  5.1. 古典的方法  5.1.1. 重量分析  5.1.2. titrimeter  5.2. 計器分析法  5.2.1. クロマトグラフィー  5.2.2. 分光法  5.2.3. 電気分析法  5.2.4. X線回折
  6. 産業化学  6.1. 石油化学  6.2. 化学工学の原理  6.3. グリーンケミストリー  6.4. 医薬品と薬の合成
  7. 生化学  7.1. 炭水化物  7.2. タンパク質と酵素  7.3. 脂質と膜  7.4. 核酸  7.5. 代謝とバイオエネルギー  7.6. 酵素の動力学とメカニズム

学部生 → 一般化学 ↓


酸と塩基


酸と塩基の紹介

酸と塩基は、化学反応を理解するために重要な化学の基本的な概念です。それらには異なる特性があり、多様な化学プロセスに関与しています。

基本的な定義

酸

酸は一般的にプロトン (H + イオン) を寄付するか、反応内で電子対を受け取ることができる物質です。酸の伝統的な定義はアレーニウスの概念に由来し、水に溶解すると水素イオン (H +) の濃度を増加させる物質と述べられています。ブレンステッド・ローリーの理論によるより一般化された定義では、酸は他の物質にプロトンを寄付できる物質と説明されています。

塩基

塩基はプロトンを受け取るか、反応の中で電子対を寄付することができる物質です。アレーニウスの定義によると、塩基は水に溶かすと水酸化物イオン (OH -) の濃度を増加させる物質です。ブレンステッド・ローリーの理論はこれを拡張し、塩基はプロトンを受け取ることができる物質として定義しています。

酸と塩基の特性

酸の特性

  • 酸は通常、酸っぱい味がします。
  • 青色リトマス試験紙を赤に変えます。
  • 亜鉛やマグネシウムなどの金属と反応し、水素ガス (H 2) を放出します。
  • 酸は塩基と反応して塩と水を形成し、このプロセスは中和と呼ばれます。
  • 水溶液中で酸はイオンを放出して電気を導通します。

塩基の特性

  • 塩基は苦い味がし、触ると滑りやすいです。
  • 赤色リトマス試験紙を青に変えます。
  • 塩基は酸と反応して塩と水を生成します。
  • 水溶液中で、イオンの存在により電気を導通します。

酸と塩基の原則

アレーニウス理論

スウェーデンの科学者アレーニウスは、酸と塩基を水中での解離に基づいて定義しました。アレーニウスによれば:

  • 酸: 水中で水素イオン (H +) を生成する物質。 
     HCl (aq) → H + (aq) + Cl - (aq)
  • 塩基: 水中で水酸化物イオン (OH -) を生成する物質。 
     NaOH (aq) → Na + (aq) + OH - (aq)

ブレンステッド・ローリー理論

アレーニウスの研究を拡張し、ブレンステッド・ローリー理論は以下のように定義しています:

  • 酸: プロトン (H +) 寄付体。
  • 塩基: プロトン受容体。

例えば、アンモニアと水の反応では:

 NH 3 (aq) + H 2 O (l) ⇌ NH 4 + (aq) + OH - (aq)

ここで、水はプロトンをアンモニアに寄付し、アンモニアはプロトンを受け取る塩基として働きます。

ルイス理論

酸と塩基の理解のさらなる発展として、ルイス理論があります。これによると:

  • 酸: 電子対受容体。
  • 塩基: 電子対寄付体。

この定義は広範で、多くの物質を酸と塩基として含みます。例えば、アンモニア-ホウ素三フッ化物複合体の形成では:

 NH 3 + BF 3 → NH 3 BF 3

アンモニアはホウ素三フッ化物に電子対を寄付し、アンモニアをルイス塩基、ホウ素三フッ化物をルイス酸にします。

pHスケール

pHスケールは、溶液の酸性度やアルカリ性を測定するものです。このスケールは0から14までで、以下の通りです:

  • pH 7: 中性 (例えば純水)。
  • pH 7未満: 酸性。
  • pH 7より大きい: アルカリ性 (またはアルカリ性)。

pHスケールは対数なので、各整数の変化は水素イオン濃度の10倍の変化を意味します。pHの計算式は次の通りです:

 pH = -log[H + ]
0 7 14 酸性 中性 塩基性

酸塩基反応

酸塩基反応は化学において基本的なものであり、プロトンの交換を伴います。これらの反応は通常、塩と水の形成を結果とします。たとえば、塩酸と水酸化ナトリウムの反応があります。:

 HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H 2O (l)

ここで、塩酸からのH + は水酸化ナトリウムからのOH–と結合し水を形成し、Na +はCl–と結合して塩化ナトリウムを形成します。

緩衝液

緩衝液は、酸や塩基を加えてもそのpHが変化しにくい特別な溶液です。それらは、生物学的システムのpHを維持するために重要です。たとえば、人間の血液は炭酸-重炭酸塩のバランスによる緩衝システムです。

 H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 - + H +

概念の可視化

酸 塩基

上記の図は、酸がどのようにプロトンを寄付し（右に移動する様子が示されています）、塩基がそれを受け取るかを示しています。

結論

酸と塩基の概念を理解することは化学において重要であり、広範な化学反応において重要な役割を果たしています。簡単な中和プロセスから生物学的pHレベルの維持まで、酸と塩基は化学の振る舞いに大きな影響を与えます。アレーニウス、ブレンステッド・ローリー、ルイスの一般的な理論は、これらの物質を理解するためのいくつかの視点を提供し、それらの挙動と特徴を調査する幅広い手段を可能にします。


学部生 → 1.9


U
username
0%
完了時間 学部生

← 前 (1.8.5)
酸塩基平衡
次 (1.9.1) →
アレニウス、ブレンステッド-ローリー、ルイスの定義

コメント 



酸と塩基

https://www.chemistryelite.com/ug/1.9?ceal=ja