硫酸のような分子性物質が電離する仕組みについて

質問

分子性物質，例えば，硫酸H2SO4が水に溶解して，電離するときには，
どのような仕組みで電離していくのでしょうか。

イオン結晶は，それぞれのイオンが静電気力でくっついた状態のところに，水分子（極性分子）が水和して，それぞれのイオンの電荷が打ち消されて，静電気力が弱くなって，水分子と水和した形で，はずれて，ばらばらに拡散して行くというわかりやすいイメージがあるのですが，

分子性物質の場合は，共有結合です。水分子が水和してから，そのあと，どのようにイオンに別れるのでしょうか。イオンとして，はずれる仕組みが，よくわからないです。
例として，硫酸は，水の中で，どうやって電離していくのでしょうか。
よろしくお願いします。

回答No.3

101325 · ベストアンサー

分子性物質の場合は、共有結合の組み替えが起こってから、イオンに分かれます。

模式的に示すと以下の通り(点線は水素結合で実線は共有結合)。

(1) H2O…H－OSO3H
H2O分子とH2SO4分子が水素結合する(硫酸分子への水分子の水和)。

(2) H2O－H…OSO3H
水素結合と共有結合の組み替えが起こると、H3O+イオンとHSO4-イオンが水素結合と静電気力でくっついた状態になる。

(3) [水和されたH3O]+…H2O…H2O…H2O…[水和されたHSO4]-
それぞれのイオンが水分子と水和した形で、はずれて、ばらばらに拡散して行く。

お礼

ありがとうございます。
なるほど，硫酸の-OH基のH（正電荷）に，H2OのO（負電荷）がくっついたときに，-OH基のHの原子核の正電荷が打ち消されて，電子を引く力を失い，-OH基のOとHとの間の共有結合の電子1つを相手のOに残したまま，H+のみはずれていき，H+に水和している水分子H2OのOと配位結合して，オキソニウムイオンH3O+になってしまう。ということですね。
なるほど，イオン結晶のときと似てると言えば，似てるんですね。

回答No.2

ORUKA1951

＞それぞれのイオンの電荷が打ち消されて，静電気力が弱くなって，水分子と水和した形で，
　だいぶ違う。

　まず水の分子についてですが、水分子は強く分極した分子でしたね。では硫酸イオンは？？
　硫酸イオンも、水分子とまったく同様に硫黄原子の周囲に酸素原子が共有結合で結びついている（酸素からのみ電子が供給されるので配位結合と言う）。
　硫酸イオンは全体として、－2価の負電荷を持ちます。純硫酸はその硫酸イオンにプロトンがくっついた分子ですが、水が存在しない時点でも相当多い割合で電離している。(一方の水は御存知のようにほとんど解離していない)

　この硫酸が水と出会うと、硫酸イオンの周囲を水が取り囲んで硫酸水素イオンHSO₄⁻やSO₄²⁻と解離する。このとき周囲は水分子に包まれている。水分子で何重にも包まれている形になるため、周囲の水分子からは水のクラスターにしか見えない。

　男女の集団の中に、アベックが入ると、彼氏の周囲を集団のメンバーが取り囲んで二人の間を引き裂いてしまう。

回答No.1

windwald

硫酸分子・水分子ともに極性分子です。
水素原子に正電荷、酸素原子に負電荷があり、
水分子の酸素原子の負電荷に、正電荷を帯びた硫酸分子の水素原子が引き抜かれます。

お礼

なるほど，シンプルで，直感的にわかりやすい説明を，いつも，ありがとうございます。