化学【5分でわかる】電離度の意味と強酸・強塩基・弱酸・弱塩基と一覧

化学オンライン講義

【図解】電離度とは電離する(イオンに分かれる)割合のことです。この意味と、酸・塩基の強弱にどのような関係性があり、強酸・強塩基の性質や弱酸・弱塩基の性質の違いについてわかりやすく解説します。解説担当は、灘・甲陽在籍生100名を超え、東大京大国公立医学部合格者を多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。

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酸・塩基の強弱

水溶液中のH+の濃度が大きいほど酸性は強く,OHの濃度が大きいほど(H+の濃度が小さいほど)塩基性は強くなります。

一見、価数が酸塩基の強弱に影響しそうですが、価数よりも圧倒的に電離度のほうが影響します。

では電離度とは何でしょうか。

 

電離度

電離度とは、溶液中で溶質が電離する割合のことです。

酸・塩基は電解質であり、溶液中で電離してH+,OHを生じます。しかし,すべてが電離するわけではありません。そこで、

 

$$電離度α = \frac{電離している酸・塩基の物質量[mоl]}{溶解している酸・塩基の物質量[mоl]} (0 < α ≦1) $$

と定義します。

 

電離の解説

例えば、硫化水素 H2Sの電離度が0.2で、100個あったとすると、

H2S100個のうち、0.2の割合で電離(イオンに分かれる)します。

つまり、20個電離します。

電離度0.2ということは、電離しない割合は1-0.2 = 0.8なので、80個(100×0.8)が電離せず H2Sのまま残ります。

そして、電離後は、  H2S ⇄ 2H+ + S2- となるため、

H+は20×2 = 40個、S2-は20個となります。

これをモル濃度(溶液1Lあたりの溶質のモル)で考えるのが基本です。

 

一般的に以下のように考えます。

Cmol/lの酢酸があり,その電離度をαとする。

反応式   CH3COOH        ⇄    CH3COO  +    H+

電離前        Cmol/L                      0                  0

電離後    C(1-α) mol/L           mol/L      mol/L

 

強酸・強塩基

ほぼ全てが電離する、つまり電離度α≒1の酸・塩基のことを強酸・強塩基といいます。

強酸や強塩基は完全電離するため、反応式では「→」を使って表します。これは、右向きしか起こらない反応ということを表します。

HCl → H+ + Cl

左の分子HClのような結合状態が不安定で、右のイオンの状態Clが安定的なので電離してH+ を大量に放出できるため、強酸である、ということです。

大切なのは、強酸、強塩基はイオンの状態が安定で結合状態が不安定というイメージを持つことです。

高校化学で覚えるべき強酸・強塩基

強酸 硫酸(H2SO4),硝酸(HNO3),
塩酸(HCl),臭化水素酸(HBr),ヨウ化水素酸(HI)
強塩基 水酸化ナトリウム(NaOH),水酸化カリウム(KOH)水酸化カルシウム(Ca(OH)2水酸化バリウム(Ba(OH)2

強酸・強塩基を必ず覚え、それ以外は弱酸・弱塩基と覚えましょう。

強酸は、硫酸と硝酸とハロゲンのフッ化水素酸以外と覚えます。

強塩基は、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物のみと覚えましょう。

ハロゲンやアルカリ金属、アルカリ土類金属など忘れた人は周期表の覚え方と族(縦)や周期(横)の見方を参照してください。

 

弱酸・弱塩基

電離度が1に比べて十分小さい、一部しか電離しない酸・塩基のことを弱酸・弱塩基といいます。

弱酸や弱塩基は、電離度が小さく、イオンに別れにくく、例えイオンになっても再びくっつきやすいということです。そのため、イオン同士がくっつく方法の反応、つまり左向きの反応もあり得るため、「⇄」を使って表されます。

CH3COOH    ⇄   CH3COO  +    H+

左の分子CH3COOHのような結合状態が安定的で、右のイオンの状態 CH3COOが不安定なのでほとんど電離せずH+ をほとんど放出しないため、弱酸である、ということです。

大切なのは、弱酸、弱塩基は結合状態が安定でイオンの状態が不安定というイメージを持つことです。

高校化学で頻出の弱酸・弱塩基

弱酸 酢酸(CH3COOH)、フッ化水素(HF)、

炭酸(H2CO3)、硫化水素(H2S)、シュウ酸(H2C2O4または(COOH)2)、

リン酸(H3PO4

弱塩基 アンモニア(NH3)、

水酸化銅(Ⅱ)(Cu(OH)2)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)、水酸化鉄(Ⅱ)(Fe(OH)2)、

水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、水酸化鉄(Ⅲ)(Fe(OH)3

まとめ

灘・甲陽在籍生100名を超え、東大京大国公立医学部合格者を多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師より電離度と酸・塩基の強弱について解説を行いました。しっかりと覚えておきましょう。

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