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水平化効果とは??

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お礼率 19% (12/63)

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。
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レベル10

ベストアンサー率 58% (58/99)

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.
お礼コメント
harigane

お礼率 19% (12/63)

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。
投稿日時 - 2002-02-23 12:26:10
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