水平化効果とは？？

質問

ブレンステッド理論での、“水平化効果”とはどのようなものなのでしょうか？
教科書を読んでも、ごちゃごちゃしてて分かりにくい説明なので困ってます。

どなたか、分かる方よろしくお願いします。

回答No.1

ume_pyon · ベストアンサー

水平化効果をすんごくわかりやすく言い切ってしまえば，

『単体ではどんなに強い酸でも，水に溶かすと酸性度が弱まってしまうこと』

です．でも，これじゃああまりに不親切なので，その根拠を説明します．
ただし，私自身もそれほどよく理解していないので，説明がわかりにくいかもしれませんが，ご了承ください．

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◆ブレンステッドの定義のおさらい

まず，ブレンステッドの酸，塩基の定義をおさらいしますと，

酸：プロトンH+を相手に与えることができる物質（HCl，H3O+，CH3COOHなど）
塩基：プロトンH+を相手から受け取ることができる物質（Cl-，OH-，CH3COO-など）

でしたね．ところで，中学や高校では，HClは強酸，CH3COOHは弱酸と習いました．
じゃあ，この「酸の強弱」とは何なのか？それは，「プロトンを与える能力の大きさ」のことです．水溶液においては，それは「H2OにH+を与える能力が大きいかどうか」に相当します．

ところが！ものごとには基準というものがあって然りです．つまり，「酸が強い」というのは，「何を基準に強いのか？」がわからなければダメですよね．例えば，A君が「俺はテニスが強いんだ！」っていっても，どれほど強いのかわかりませんね．「B君よりも強いんだ」とか，「○○大会で優勝したんだ」とか言ってもらわないとお話になりません．

話がちょっとそれちゃいましたが，「酸の強さの基準」に相当するもの，それはH3O+なんです．
←H3O+も酸の一種ですよ．（だって，プロトンH+を相手に上げる能力をもっているでしょ！）．

だから，HClが強酸というのは，「HClはH3O+よりも酸性度が強い」ということであり，CH3COOHが弱酸というのは，「CH3COOHはH3O+よりも酸性度が弱い」ということです．
（つまり，酸性度の強さは，HCl＞H3O+＞CH3COOHとなりますが，なぜこうなるかについては説明が難しいので省略します）

◆水溶液中での酸のふるまい

では，実際に水溶液中における強酸，弱酸の酸解離平衡を考えてみましょう．
ただし，以下では「プロトンの授受」を強調するため，H+ではなくH3O+を用います．

(1)HCl + H2O <--> Cl- + H3O+
(2)CH3COOH + H2O <--> CH3COO- + H3O+

すると，どういうことがいえるでしょうか？

(1)の水溶液はほぼ100%電離して，水溶液中に含まれる「酸」はH3O+だけである
(2)の水溶液はほとんど電離しないので，水溶液中に含まれる「酸」はCH3COOH(少量)とH3O+(多量)の両方がある．

ここで，(1)に注目します．これは，
「HCl単体では(H3O+よりも)強い酸なのに，水に溶かすとHClはすべてH3O+に取って代わられてしまう」
＝「水溶液中に含まれる酸はH3O+のみである」
＝「“HCl水溶液”の酸性度は，HClではなくてH3O+である！」
であることに他なりません！

長々となってしまいましたが，以上の理論と冒頭の定義をミックスしますと，

『どんなにH3O+よりも強い酸でも，水に溶かすと酸性はH3O+に弱められてしまう』

これが水平化効果の定義です．

◆水平化効果の例を挙げてみると・・・？

上の説明だけじゃぁイメージがつかみにくいと思うので，次のような例を考えましょう．
Aという物質をHClという強酸で反応させたい，つまり
HCl + A --> Cl- + HA
という反応を起こしたいとします．このときAという物質は，HClほどの酸性を持った物質とは反応するが，それ以下の酸性度のものでは反応しないものだとします．

すると，HCl単体とA同士は反応しますが，HClを水に溶かした塩酸とAは反応しないことになります．なぜなら，HClを水に溶かすと，
HCl + H2O --> Cl- + H3O+
となり，塩酸の酸性度はHClではなくてH3O+となって，酸性度がHClよりも弱まってしまうからです．

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こんな説明でわかっていただけたでしょうか？
もしここがわかりにくいなどの意見がございましたら，折り返し補足をお願いいたします．

お礼

いえいえ、とっても分かりやすい説明でした。
有り難うございました。