酸の強弱と電離度

質問

僕は“希硫酸は強い酸性を示し、濃硫酸は強い酸化力はあるが強い酸性は示さない”と覚えていました。しかしある化学の参考書に、『強酸や強塩基の電離度は濃度によらず１と考えてよい』とありました。これに従うと、濃度の高い濃硫酸も強い酸性を示すことになるではないでしょうか？それとも、そもそも参考書の言う“強酸”に濃硫酸は含まれていないということなのでしょうか。よろしくお願いします。

回答No.1

usokoku · ベストアンサー

受験用化学とは異なります。

強酸・強塩基は電離度が1と一応近似できます。
ただし、酸塩基が問題になるような場合ですと、多くは「無限希釈」での挙動です。
phを求めよなんて問題では、0.1モル/リットル程度の濃度でやっているのは、無限希釈に近い挙動をする条件です。

高濃度の場合には、分子間力の影響が出てきて電離度が落ちてきます。
２モル程度の硫酸ですと0.2とか0.5くらいのはず(細かい数値忘却)です。

１モルのなんとか酸がすべてかい離しているとすると、水素イオン濃度は1で、強い酸性を示します。
２モルの硫酸が全部乖離しているとすると、ph0.7くらい、半分でph1、0.3くらいの違いは極端な言い方をすれば語さ。
濃硫酸がたしか10モル/リットルくらいかな(数値忘却)、全ぶ乖離してph0、1/10乖離してph1、だからかなり強い酸性です。

ところで
「濃硫酸は強い酸化力はある」
の一節、酸化力はほとんとなかったと記憶していますが、記憶違いでしょうか。
ただし、脱水ときしゃくねつが結構高いので変な反応が起こります。

お礼

ありがとうございます。酸塩基に対する考え方が深まりました。

回答No.2

ht1914

酸性、アルカリ性をｐＨで考えていくときには普通１ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度で考えます。酸、塩基の強さを比較するときも同じです。でもたいていは０．１ｍｏｌ／Ｌぐらいです。強酸とはこの濃度で電離度が１と考えられる物質です。硫酸や塩酸、硝酸が当てはまります。酢酸は１％ほどの電離です。弱酸です。
０．１ｍｏｌ／Ｌの塩酸のｐＨは１ですが０．１ｍｏｌ／Ｌの酢酸のｐＨは約３ということになります。同じ濃度でｐＨに違いが生じるというところが強酸、弱酸の違いです。
異なる物質を比較する時は同じ濃度にして電離度を比べています。同じ物質でも濃度を変えると電離度が変化しますので強、弱でどちらの場合のことを考えているかをハッキリさせなければ混乱します。

弱酸である酢酸でも濃度を小さくしていくと電離度が大きくなります。これは電離平衡の式を使えばすぐに導くことの出来るものです。濃度を平衡定数と同じ程度の値にすると電離度が０．６ほどになります。無限に濃度を小さくしていくと弱酸の電離度も１になります。この時に無限希釈という言葉を使います。０．１ｍｏｌ／Ｌを無限希釈とは言いません。
＞、強酸や強塩基の電離度は濃度によらず１と考えてよい
というのはこの濃度範囲でのことです。弱酸と対比しての話です。

１ｍｏｌ／Ｌ程度よりも濃度を高くしていくとｐＨ＝－ｌｏｇ［Ｈ＋］という式自体が成り立たなくなります。修正が必要になってきます。［Ｈ＋］を溶液の中での有効濃度に変えてやる必要があります。活動度という量が出てきますので参考にして下さい。

硫酸も濃度を高くしていくと電離度が下がってきます。
特に２段階目の電離が起こりにくくなります。
濃硫酸では酸としての働きが弱くなります。
濃硫酸にＭｇ片を入れます。ほとんど反応しません。表面に濃硫酸のついたＭｇ片を別の試験管に移し、水を加えます。急に反応し始めます。表面についていた硫酸が希硫酸に変わって反応が始まります。水がないとこの反応は起こらないのです。
市販の濃硫酸は９６％、約１８ｍｏｌ／Ｌです。ほとんど水はないと考えていいでしょう。

濃硫酸はほとんど解離していないというのを理解するにはオキソニウムイオンの表現を使う方がいいでしょう。
Ｈ２ＳＯ４からＨ２ＯにＨ＋がジャンプします。相手がいなければ電離は起こりません。Ｈ３Ｏ＋が生じます。このＨ３Ｏ＋を水分子が取り囲みます。水の量がかなり多くなければいけないことがわかると思います。

銅は希硫酸とは反応しません。
濃硫酸に入れます。何も起こりません。加熱すると反応し始めます。
Ｃｕ＋２Ｈ２ＳＯ４→ＣｕＳＯ４＋ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ
です。濃硫酸の酸化作用としてよく出てくる例です。
水がほとんどありませんので生じるのは無水の硫酸銅です。試験管の底に白っぽい粉状の物質が溜まっていきます。この粉を取りだして水の中に入れると溶液が青くなっていきます。

水によく溶ける水酸化物は強塩基です。溶けた分だけＯＨ－が生じるからです。この場合も０．１ｍｏｌ／Ｌ程度で見ています。Ｃａ（ＯＨ）２は溶解度がギリギリのところにあります。強塩基に入れています。
アンモニアＮＨ３は水によく溶けますが分子性ですので電離平衡が問題になります。０．１ｍｏｌ／Ｌで電離度がほぼ１％です。弱塩基です。アンモニアも無限に濃度を小さくしていくと電離度が１になります。

ここに書いたことのほとんどは高校の化学で出て来るものです。

ｐＨのＨは水素の意味ですから大文字です。ｐｈと書くと減点対象になる可能性があります。注意して下さい。

お礼

ありがとうございます。奥が深いですね。参考書読み直します。