「酸」と「塩基(アルカリ)」

　化学の分野において、「酸と塩基」は「酸化と還元」と同じくらい重要な概念です。「酸化と還元」は、すでに記事になっているので、ここでは「酸と塩基」について書いていきたいと思います。

pH = 水素イオン濃度

　液体の水はごくわずかな割合ですか、乖離してイオンになっています。

　　2H₂O ⇆ H₃O⁺ + OH^–

　H3O⁺は水素イオン、オキソニウムイオン、プロトンなどと呼ばれ、H⁺とも書きます。OH^–は水酸化物イオンと呼ばれます。

　水溶液中では、温度が一定の場合、水素イオンと水酸化物イオンの濃度の積は一定になります。濃度を[　](単位はmol/L)で表すと、次のようになります。

　　[H⁺][OH^–] = 1.0 × 10^-14 (25℃)

　中性の水溶液では[H⁺] = [OH^–]なので、どちらもちょうど10^-7 mol/Lです。水素イオンの濃度は10の肩の数字の絶対数値だけは取ってpH7と表します。

　pH = – log[H⁺]

PHが7より小さければ酸性(水素イオンが多い)、大きければ塩基性(水酸化物イオンが多い)です。

　水素イオン濃度は、対数の応用なので以前かいた記事(pH)でも言及しています。

　pHの呼び方は、「ピーエッチ」または「ピーエイチ」と呼びます。昔は、ドイツが化学の分野で強かったので、水素イオン濃度もドイツ語式で、「ペーハー」と呼んでいましたが、現在では英語読みで「ピーエッチ」または「ピーエイチ」と呼びます。

　pHの読み方で、その人の年齢も分かると言われます。

　水溶液中に存在する分子やイオンのなかには、他の分子やイオンに水素イオンを与えるもの、また逆に水素イオンを受け取るものがあります。ブレンステッド-・ローリーの定義によれば、前者を酸、後者を塩基といいます。例えば酢酸の解離は次のように考えられます。

　　CH³COOH(酸) + H₂O(塩基) ⇆ CH₃COO^–(塩基) + H₃O^–(酸)

　酢酸が酸であることはすんなり納得できるでしょうが、水素イオンも酸、水と酢酸イオンは塩基と考えるでに注意してください。酸・塩基の定義は一通りではなく表に示したようなものがあります。ルイスの定義によればキレートなどの錯体が形成される反応も酸塩基反応です。