11．酸と塩基

１１．酸と塩基
身の回りの酸と塩基
酸性のもの
ヨーグルト（乳酸）
レモン，梅干し（クエン酸）
酢（酢酸）
炭酸水（炭酸）
特徴：酸っぱい，金属を溶かす
塩基性（アルカリ性）のもの
石鹸
マジックリン（エタノールアミン）
カビキラー（次亜塩素酸ナトリウム）
特徴：苦い，たんぱく質を溶かす
旨味，苦味，甘味，酸味，塩味
味細胞の表面
受容体
（レセプター）イオンチャンネル
アルカリ性（alkali, ‫ القالي‬草木灰）
アルカリ金属やアルカリ土類金属の
水酸化物の水溶液が示す性質．
酸と塩基の定義
ラボアジェの定義（1777年）
古くから知られていた酸
H2SO4（硫酸）
HNO3（硝酸）
H3PO4（リン酸）など
酸とは酸素を含むもの
oxygen（酸素）＝酸を生じるもの
当時は，まだHCl（塩酸）が
知られていなかった！
1810年 Davyによる
海酸（現在の塩酸）の発見
Davyは，酸に共通な元素は酸素
ではなく水素であることを示唆した．
アレニウスの定義（1887年）
酸とは，水中で解離して水素イオン（H+）を生じるもの．
HCl(aq)  H+(aq) + Cl ‒(aq)
塩基とは，水中で解離して水酸化物イオン（OH ‒ ）を生じるもの．
NaOH(aq)  Na+(aq) + OH ‒(aq)
ブレンステッドの定義（1923年）
酸とは，水素イオン（H+）を相手に与える物質
塩基とは，水素イオン（H+）を相手から受け取る物質
共役＝共軛
軛：牛車の横木
（対になるもの）
共役
共役酸と共役塩基
共役
ルイスの定義（1933年）
酸とは，電子対の受容体
塩基とは，電子対の供与体
Ag+ + 2 NH3  [ Ag (NH3)2 ]+
pH（ピーエイチ，ペーハー）
水溶液の酸性・塩基性の強さは，
水素イオンの濃度 [ H+ ] で表す．
1×10−14
常用対数をとって，−1をかけると
0 ∼ 14の変化になる．（ pH値）
その値は，1 ∼
mol/l という
広範囲に渡って変化するので，扱い難い．
pH = 5 の希塩酸
10倍に希釈
[ H+ ] = 10−5 が10−6 に
変化するからpH = 6
更に10倍希釈
pH = 7
更に10倍希釈
pH = 8
希塩酸がアルカリ性？？？
pH = −log [H+]
pH が小さいほど酸性度が高い
水のイオン積
Kw = [H＋][OH−]
= 1.008×10−14 (mol/l)2 （25℃）
偶然にも，このようなシンプルな式に
なったので，pH表示法が考案された．
水は，わずかに電離しており
水素イオンが10−7存在している．
10−8＋10−7 = 10−6.96
pH = 6.96
温度が変わるとKwも変わる．
10℃では，0.292×10−14なので
10℃では，中性のpH = 7.27
水のイオン積
重水のイオン積
D ＝ 2H
重水素
Kw = [H＋][OH−]
Kw = [D＋][OD−]
= 1.008×10−14 (mol/l)2 （25℃）
= 0.195×10−14 (mol/l)2 （25℃）
軽水の方が重水よりも，電離度が高い
水素イオン濃度が高い
電気分解をする
とどうなるか？
水の電気分解による重水の濃縮
濃縮過程
水の比重
重水の割合（％）
濃縮された水の量
１
0.998
ー
2310 L
２
0.999
0.5
340 L
３
1.001
2.5
52 L
４
1.007
8
10.15 L
５
1.031
30
2 L
６
1.098
93
420 mL
７
1.104
99
82 mL
pH指示薬
水素イオンの濃度により構造が変化して
違う色になることを利用している．
リトマス試験紙
Lichenという地衣類（苔）
から得られた紫色の色素
O
O
N
N
+
HO
O
O
H
O
青色
赤色
変色域 pH=5∼9
フェノールフタレイン
pH > 12
無色
赤紫色
変色域 pH=8∼10
無色
緩衝溶液
純水に少量の酸や塩基を加えるとpHは大きく変化する．
しかしながら，弱酸とその塩の混合水溶液に酸や塩基を加えても，
pHはほぼ一定．このような溶液を「緩衝溶液」という．
酸性や塩基性の薬品を純水にかして点滴すると，
血液のpHが激変するので危険なので．緩衝溶液に溶かす．
KH2PO4 を含むリン酸緩衝生理食塩水がよく使われる．
CH3COONa  CH3COO− + Na＋
CH3COOH
CH3COO− + H＋
酸を加える
酢酸イオンと反応して酢酸になるため
溶液中の水素イオンはそれほど増加しない．
酢酸イオンを加えていることで，
平衡が左に大きく片寄っている
塩基を加える
中和してH＋が減少するが，
酢酸が電離して，H＋が補充され，
それほど変化がない．
外部からのpHを変化させようとする作用を緩和
酸と塩の濃度比が１：１のとき最大の緩衝作用を示す．
酸性食品とアルカリ性食品
梅干しを燃やすと，KOHなどが生成
肉を燃やすと，H3PO4が生成
血液の酸性度は，pH=7.4 になるように常に調整されており，
食品により大きく変動することはない．
血液は，緩衝溶液になっている．
重炭酸イオン
（腎臓の尿細管で作られている）

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