【5】酸と塩基【化学基礎解説】

酸と塩基カリキュラム

この記事では、化学基礎「酸と塩基」の解説をしていきます。

この項のポイントは以下の3つです。

ポイント
  • 酸と塩基
  • 水素イオン濃度とpH
  • 中和反応と塩の生成

「酸と塩基」は、化学基礎の5つめの章ですが、前の章のmolが理解できている人なら問題ないでしょう。堅実に勉強していきましょう!

この単元をマスターすれば、化学苦手民とは大きく差が広がります!

なお、前の単元は以下のリンクから飛べます。

酸と塩基

この項目は、まだまだ「酸と塩基」の単元の入り口です。しっかりと吸収して次に進んでください。

さて、勉強していきましょう!

教科書には色々書いてありますが、酸と延期の見分け方は非常に簡単。

酸と塩基の見分け方
  • 水に溶けてH+を出すものが酸
  • 水に溶けてOHを出すものが塩基

これだけです。

例えばHClは水に溶けるとH+とClになるので酸。

Na(OH)は水に溶けるとOHとNa+になるので塩基。

酸と塩基の強弱

酸や塩基には水中で完全に分離しているもの(強酸・強塩基)と、一部しか分離しないもの(弱酸・弱塩基)があります。

何が強酸や強塩基に当たるかは覚えなければいけませんが、難しくないです。

これは覚えよう!
  • 強酸:HCl・HNO3・H2SO4
  • 強塩基:NaOH・KOH・Ca(OH)・Ba(OH)

これだけ覚えておきましょう。

これ以外のCH3COOHなどは弱酸・弱塩基です。

水素イオン濃度とpH

この項目は、「酸と塩基」の単元ではまだ躓きポイントではありません。しっかりと吸収して次に進んでください。

水溶液中の水素イオン濃度〔H+〕は1mol/L(100mol/L)から10-14mol/Lまで非常に広い範囲を取ります。

水溶液中の酸性や塩基性の強弱は〔H+〕の値の代わりに、〔H+〕のを10-nmol/Lと表した時のnの値が用いられます。

このnの値をpHと呼び、溶液の酸性・塩基性の指標として使われます。

pH7の溶液は中性で、数値が小さくなるほど強酸に、大きくなるほど強塩基になります。

pH

pH指示薬

水溶液のpHによって色が変化する試薬を「pH指示薬」といい、試験に頻出かつごちゃごちゃになりやすいのでしっかり覚えておきましょう!

以下の3種類のpH指示薬と変色域・その色を覚えましょう。

pH指示薬の種類
  1. メチルオレンジ:(pH0)→(約pH3)→黄色
  2. フェノールフタレイン:無色(pH0)→(約pH8)→
  3. (BTB:黄色(pH0)→(約pH6)→→(約pH7.6)→
テッド
テッド

文字で思えると大変だから、色をイメージして覚えると覚えやすい。
あと、BTB溶液は色が徐々に変化していくため、不便なので高校化学ではあんまり出ない。

中和反応と塩の生成

この項目は、「酸と塩基」の単元で最もよくわからないポイント。中和滴定がこの単元の全てと言ってもいいでしょう!

勉強していきましょう。

中和反応

酸と塩基が反応して、互いにその性質を打ち消しあうことを「中和」と言います。

ここで気をつけて欲しいことが、酸と塩基が中和は「溶液の中のH+とOHの量が等しくなること」であって「溶液が中性(pH7)になること」ではないということ。

中和点は必ずしもpH7ではない!
  • 強酸強塩基の中和→中和点はpH7
  • 弱酸強塩基の中和→中和点は塩基性側
  • 強酸弱塩基の中和→中和点は酸性側

中和点が偏る理由をCH3COOHとNa(OH)の中和を例に紹介。

中和点が偏る理由
  1. CH3COOHにNa(OH)を入れて中和すると、CH3COONaとH2Oができる
  2. CH3COONaは加水分解されるのでCH3COO++H2O→CH3COOH+OHとなり、OHが放出される。
  3. OHが増えるため、中和点は塩基側に偏る。

pH指示薬の使い分け

「濃度のわからない酸(塩基)に濃度が既知な塩基(酸)を加えて中性になるまでに滴下した塩基(酸)の体積から、未知な溶液の濃度が測れる。」

この操作を中和滴定と呼びます。

じゃあ、どうやって中性になったかを見分けるかというと、先ほど言及した3種類のpH指示薬を使い分けます。

中和滴定とpH指示薬
  • 強酸強塩基の中和滴定
    →中和点がpH7なので「メチルオレンジかフェノールフタレイン」
  • 弱酸強塩基の中和
    →中和点が塩基性側なので「フェノールフタレイン」
  • 強酸弱塩基の中和
    →中和点が酸性側なので「メチルオレンジ」

先にちょっと言ったように、BTB溶液は徐々に色が変化していくため、中和点が判別しにくくて中和滴定の試薬として使われません。

メチルオレンジとフェノールフタレインは、色の変化と合わせて覚えておこう!

テッド
テッド

ちなみに、弱酸と弱塩基の中和は中和点が判断しにくい。
なので、問題にもしにくく、試験での出題頻度は低いよ。

まとめ

「酸と塩基」について理解できましたか?

この記事の内容をまとめます。

まとめ
  • 酸と塩基:H+とOHに着目!
  • 水素イオン濃度とpH:pHはH+の濃度で決まる
  • 中和反応と塩の生成:「酸と塩基」の最も重要なところ

この単元をマスターし、酸と塩基について理解できるようになれば、頻出問題の中和滴定で点を取れるようになり、堅実に点数を稼げます。

さて、次の単元に進みましょう!

よくわからなかった人は、繰り返し勉強して、堅実に進みましょう!

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