23節：酸と塩基（アルカリ）

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ここでは、酸と塩基（アルカリ）の基本的な性質、中和反応の仕組み、水素イオン濃度とpHの関係、酸性酸化物・塩基性酸化物・両性酸化物の違い、塩の分類（正塩・酸性塩・塩基性塩）、そして塩の加水分解によって水溶液の性質が決まる仕組みを解説します。

酸は、水に溶解すると電離して水素イオン（H⁺）を生じる物質、または他の物質に水素イオン（H⁺）を与えることのできる物質をいいます。

酸は次のように電離します。電離は電気解離の略で、イオンに分かれることをいいます。

塩基（アルカリ）は、水に溶解すると電離して水酸化物イオン（OH^-）を生じる物質、または他の物質から水素イオン（H⁺）を受け取ることができる物質をいいます。

塩基は、次のように電離します。

①水酸化ナトリウムNaOH⇄Na⁺＋OH^-

②水酸化カリウムKOH⇄K⁺＋OH^-

酸性・中性・アルカリ性は、リトマス紙を使って見分けることができます。

中和反応とは、酸と塩基（アルカリ）の溶液を当量ずつ混ぜたとき、酸と塩基は互いの性質を打ち消しあい、中性となって塩と水のできる反応をいいます。

塩は、酸の水素原子を他の陽イオンに置き換えた化合物、または塩基の水酸基（OH）を他の陰イオンに置き換えた化合物をいいます。

HCl＋NaOH→NaCl＋H₂O

この場合、酸（HCl）と塩基（NaOH）が中和して、塩（NaCl）と水（H₂O）ができています。

水素イオン濃度とは、水溶液の水素イオンのモル濃度をいい、［H⁺］で表します。また、水酸化物イオンのモル濃度を水酸化物濃度といい、［OH^-］で表します。

純水では、水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度は等しくなっていて、25℃では、次の濃度です。

［H⁺］＝［OH^-］＝1.0×10^-7 mol/L

［H⁺］＝［OH^-］が成立している水溶液を中性といいます。純水に酸を加えると［H⁺］が増えて［OH^-］が減り、酸性になります。純水に塩基を加えると［OH^-］が増えて［H⁺］が減り、塩基性になります。このように［H⁺］と［OH^-］の関係は、一方が増えればもう一方が減る関係にあります。

pH（ペーハー）は、水素イオン濃度を表す数値です。pH＝7で中性を示します。7より大きく14に近づくほど強いアルカリ性を示します。また、7より小さく0に近づくほど強い酸性を示します。

酸性酸化物は、水と反応して酸を生じるか、塩基と反応して塩を生じます。非金属元素の酸化物に多く見られ、①二酸化炭素（CO₂）、②二酸化硫黄（SO₂）、③二酸化窒素（NO₂）、④二酸化ケイ素（SiO₂）などが該当します。

例：CO₂＋H₂O⇄H₂CO₃（炭酸）

塩基性酸化物は、水と反応して塩基を生じるか、酸と反応して塩を生じます。金属元素の酸化物に多く見られ、①酸化カルシウム（CaO）、②酸化ナトリウム（Na₂O）、③酸化銅（CuO）などが該当します。

例：CuO＋2HCl→CuCl₂＋H₂O

両性酸化物は、塩基に対しては酸性、酸に対しては塩基性を示す酸化物です。①酸化アルミニウム（Al₂O₃）、②酸化亜鉛（ZnO）などが該当します。

塩は、中和反応によって水と一緒にできる物質です。塩基からきた陽イオンと、酸からきた陰イオンが結びついてできています。

例えば、塩化ナトリウムNaClは、水酸化ナトリウムNaOH（塩基）からできたNa⁺と、塩酸HCl（酸）からできたCl^-が結びついたものです。

塩は、組成（成分）の違いによって、正塩・酸性塩・塩基性塩の3つに分類されます。ここで注意したいのは、この名前は「水溶液が実際に酸性かどうか」とは関係がないという点です。例えば、炭酸水素ナトリウムNaHCO₃は「酸性塩」に分類されますが、実際に水に溶かすと弱い塩基性を示します。

塩の加水分解とは、塩が水に溶け、水の分子と反応して酸性または塩基性を示す反応をいいます。

塩の加水分解の一般的な傾向として、「弱酸と強塩基」からなる塩（酢酸ナトリウムなど）は、加水分解して塩基性を示します。酢酸ナトリウムCH₃COONaを水に溶かすと、以下のように電離します。

このとき、酢酸は弱酸で電離度が小さいので、電離したCH₃COO^-の一部は、水と反応してCH₃COOHになります。

この結果、OH^-の濃度が大きくなり、水溶液は弱塩基性となります。

「強酸と弱塩基」からなる塩（塩化アンモニウムなど）は、加水分解して酸性を示します。塩化アンモニウムNH₄Clを水に溶かすと、以下のように電離します。

電離したNH₄⁺の一部は、次のように水と反応します。

この結果、H₃O⁺の濃度が大きくなり、水溶液は弱酸性となります。

「弱酸と弱塩基」からなる塩は、加水分解して多くの場合、中性を示します。ただし、塩の中でも「強酸と強塩基」からなる塩化ナトリウムNaClなどは、加水分解せずに電離するだけで中性を示します。