なぜ２段階も電離するのか謎

質問

炭酸が電離する場合はH2CO3⇔H^++HCO3^-・・・・(1)
HC03^-⇔H^++CO3^2-・・・・(2)
水酸化カルシウムが電離する場合は
　　　　　　　　　Ca(OH)2→Ca^2++2OH^-
でした。ここで疑問が生じました。
なぜ水酸化カリシウムのようにH2CO3⇔２H^++CO3^2-
と１度でこうならないのかとても疑問ですなぜですか？？

回答No.3

htms42 · ベストアンサー

＞でも本当はH2SO4 ⇔ H^+ + HSO4^-
　　　　　HSO4^- ⇔ H^+ + SO4^2-
と書かないといけないのではないですか？？

確かにそうです。
ｗｉｋｉで「硫酸」の項を引くと２段階の乖離の式が載っています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E9%85%B8

なぜ炭酸や亜硫酸は２段階の電離を考えているのに硫酸は一度にＨ＋が２つ出るような式で考えているのかです。
それは＃１の終わりにも書いたことが関係します。
＞中和滴定では主にｐＨの変化を扱っています。それを利用して濃度決定をやることが多いです。どういう化合物が存在するかという話はややこしい議論になる場合は飛ばしてしまっています。

ｗｉｋｉにＮａＯＨ水溶液を加えた時のｐＨの変化を示すグラフが載っています。濃度が書いてありませんがどちらも０．１ｍｏｌ／Ｌです。
硫酸は１０ｍＬあります。ＮａＯＨの添加量が０ｍＬのとき、ｐＨ＝１です。これは　Ｈ２ＳＯ４→Ｈ^＋＋ＨＳＯ４^-　に対応するものです。中和に必要なＮａＯＨの量は２０ｍＬになっています。そこでのｐＨの値は７付近ですが詳しい数字は読み取ることができません。（詳しい計算をするとｐＨ＝７．３ぐらいです。段の勾配が急ですからこれは検出不能と考えていいでしょう。）
途中の１０ｍＬのところには段がありません。この曲線だけを見るとＨ２ＳＯ４は濃度は２倍の塩酸と同じ内容です。中和反応を利用して濃度決定をやるという場合は中和点が問題になります。段がなければ指示薬を使うことができませんので第一中和点がわからないのです。硫酸単独の時のｐＨの値と中和点とでは食い違いがあります。問題意識が中和点にあるということで中和点の方に合うような表現を採用することにしているのでしょう。もっと濃い硫酸の場合は第一中和点の段がわかるようになります。でもそれほどシャープではありません。
※炭酸や亜硫酸のｐＨの変化のグラフと比べてみてください。はっきりとした段が２つできています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%92%8C%E6%BB%B4%E5%AE%9A%E6%9B%B2%E7%B7%9A

食塩と濃硫酸を混ぜて加熱すると塩化水素を発生させることができます。塩化水素の製法として昔はよく使われていたものです。教科書でも出てきます。
ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→ＮａＨＳＯ４＋ＨＣｌ
濃い硫酸では第二段階の電離はほとんど起こりませんからＮａＨＳＯ４ができます。なぜＮａ２ＳＯ４ではないのかという質問がよく出ます。

補足

要するに、硫酸も二段電離であるが、明確な中和点が２つではなく１つしか見えないので（二段電離と滴定曲線の矛盾）
H2SO4 ⇔ H^+ + HSO4^-
　　　　　HSO4^- ⇔ H^+ + SO4^2-
と書かないでＨ２ＳＯ４→Ｈ^＋＋ＨＳＯ４^-　なるということですか？？
後、ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→ＮａＨＳＯ４＋ＨＣｌ
濃い硫酸では第二段階の電離はほとんど起こりませんからＮａＨＳＯ４ができます。
なぜ第二段の電離がほとんど起こらないとNaHSO4ができるのかというと
イオン性の物質でないものは水和し水と結合することによって電離がおきます。なので、水だけに限らず、ＮaＣlであっても結局、結合することは変わらないのでこのように言えるという解釈でよろしいんですか？

回答No.2

noname#103383

ものすごく曖昧に答えてみます。ものの見方だけ。

２価（電離して発生するものが３こある）の塩、酸、アルカリ類は２段階で電離する可能性がある。
↓
実験やなんかをしてみたら、２段階で電離しているということが分かった。
↓
だから、その物質については、２段階電離していると考えて、問題を解決する。

要は、「『なぜ』がわからなくたって、そうなる事実を知っていればそれでいじゃん。」　こんな感じで、割とアバウトに捉えてみてはいかがですか？

物質にはそれぞれ事情があって、そうなっているんです。「なぜ」に当たる部分を、詳しく話し出すと、専門家でも分からない領域にすぐ達するもんです。

回答No.1

htms42

ＮａＯＨやＣａ(ＯＨ)２はイオン性物質です。
ＮａＯＨが水に溶けると２種類のイオンＮａ^+、ＯＨ^-がバラバラになって水の中に散らばっていきます。これはＮａＣｌの場合と同じです。溶けるという事はイオンとしてバラバラになって散らばっていくということと同じです。Ｃａ(ＯＨ)２も同じような性質のイオン結合性の物質（クーロン力だけで結びついている結晶）であればカルシウムイオンＣａ^2+の２倍の数の水酸化物イオンＯＨ^-が水の中に散らばっていくだけです。２段階でイオンになるということが起こるためには［Ｃａ(ＯＨ)]^+という複合イオンが生じなければいけません。他の金属元素の場合にはこういうイオンも存在するようです。でもアルカリ金属、アルカリ土類金属では起こらないようです。１つの判断基準はＣａＣｌ２が中性であるとされていることです。水溶液中で[Ｃａ(ＯＨ)]^+という複合イオンがある濃度以上で存在できるとすると溶液は酸性になります。中性といっても実用上問題にならない程度のずれがあるということで無視しているのかもしれません。硫酸の第二段階の電離があまり大きくはないにもかかわらず完全に電離しているとしていることと同じような扱いであるかもしれません。
アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素の水酸化物は水によく溶けます。それ以外の金属元素の水酸化物は水に溶けにくいです。結合の性質が少し異なっている可能性があります。ＣｕＳＯ４もＡｌ２(ＳＯ４)３も水溶液は酸性です。リトマス試験紙でわかります。[Ｃｕ(ＯＨ)]^+や[Ａｌ(ＯＨ)２]^+のような複合イオンが存在すると考えないと説明できません。こういうイオンがあるというのは教科書には載っていません。でもＡｌ(ＯＨ)3の沈殿に濃いＮａＯＨ溶液を加えると[Ａｌ(ＯＨ)４]^-という複合イオンが出来て溶けるというのは教科書でも出てきます。Ａｌ(ＯＨ)３の場合ほどではないですがＣｕ(ＯＨ)２の場合も濃いＮａＯＨ溶液で複合イオンを作ります。
[Ａｌ(ＯＨ)４]^-ができるのであれば[Ａｌ(ＯＨ)２]^+　もできると考えてもいいのではないでしょうか。

中和滴定では主にｐＨの変化を扱っています。それを利用して濃度決定をやることが多いです。どういう化合物が存在するかという話はややこしい議論になる場合は飛ばしてしまっています。

補足

すいません。僕、化学苦手なんでよく理解できません。
２価の酸・塩基が電離する時は全部２段なんですね。
Ｈ２ＳＯ４が電離する時の式を書けという問題があったのですが
Ｈ２ＳＯ４⇔２Ｈ＾＋＋ＯＨ＾－が答えでした。
でも本当はH2SO4 ⇔ H^+ + HSO4^-
　　　　　HSO4^- ⇔ H^+ + SO4^2-
と書かないといけないのではないですか？？
そんな簡略化できるんだったら
Ｈ２ＣＯ３⇔２Ｈ＾＋＋ＣＯ３＾２－と書けちゃいませんか？？
こうやって書きかえられちゃうと２段階のものも２段階でないように見えてしまいます。
何か良い解釈ないですか？？