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A　酸と塩基

酸

►酸
　acidは，ラテン語のacidus(すっぱい)に由来し，感覚的な意味を表している。
最初に化学的に定義したのはボイルで，植物性の青色色素(1itmus)を赤変させ，多
くの物質を溶かす力をもつものを酸といった。後にラボアジエはS，P，Nなどの
酸化物を酸(オキソ酸)といい，酸はすべて酸素を含むと考えたが，Na，K，Caな
どの酸化物の水溶液が塩基性を示すことなどからこの説はくずれ，しだいに現在の
酸の基礎が確立してきた。

►オキソニウムイオン
　水和したプロトンで，普通H₃O^＋で表される。水和が重要でないときには，単に
H^＋と表し，水素イオンと呼んでいる。
　　　H^＋＋H₂O→ H₃O^＋
　非水溶媒，たとえばメタノールやジメチルエーテルにH^＋が結合して生じるCH₃

OH₂^＋や(CH₃)₂OH^＋などは，メチルオキソニウムイオン，ジメチルオキソニウムイオ

ンと呼ばれている。
H^＋＋CH₃OH→CH₃OH₂^＋
H^＋＋(CH₃)₂O→(CH₃)₂OH^＋

水溶液中のH^＋は，O原子の間を急速に移動し，個々のH₃O^＋の寿命は約10^-13秒

程度である。また，H₃O^＋が水和した，下図のようなものも知られている。

塩基

►塩基，アルカリ
　狭義には，水溶液中で水酸化物イオンを生じ，酸を中和して塩を生じる物質を塩
基という。塩基には，水に難溶性のものも存在する。
　alkaliはアラビア語で，al-は定冠詞，kaliは灰分を意味する。アラビア人は，
植物の灰をアルカリとよんだ。その後，灰の浸出液のように強い塩基性を示すもの
の名称になった。現在では，水溶性の塩基を示すものの総称として用いられており，
水に難溶性の塩基はアルカリとよばないのが普通である。

►広義の酸・塩基
酸・塩基の定義は，化学の進歩に伴い発展拡張されてきた。ブレンステッドとロー

リーによる定義，およびルイスによる定義を，広義の酸・塩基という。

(1) アレーニウスの定義

1884年，アレーニウスは，水溶液中でH^＋を放出する物質が酸，OH^-を放出する物質が

塩基であると定義した。

　　(酸)HA→H^＋＋A^-　　　(塩基) BOH→B^＋＋OH^-

(2) ブレンステッドとローリーの定義

1923年，ブレンステッドとローリーは，それぞれ独立に，酸とはH⁺を相手に与え

る陽子供与体，塩基とはH^＋を相手から受けとる陽子受容体であると定義した。

すなわち，HAやH₃O^＋はH^＋を放出するので酸であり，H₂OやA^-はH^＋を受容

するので塩基である。このとき，HAとA^-，H₃O^＋とH₂Oを，互いに共役な酸・

塩基であるという。共役酸が強い酸であるほど，共役塩基は弱い塩基となる。こ

の酸・塩基の定義は非水溶媒にも適用できる。

　ブレンステッド Johannes Nicolaus Brfnstedは，デンマークの物理化学者(1879

〜1947年)で，バルドに生まれ，コペンハーゲン大学に学び，デンマーク工業大学

教授，コペンハーゲン大学教授を歴任した。

　ローリー Thomas Martin Lowryはイギリスの物理化学者(1874〜1936年)で，

ヨークシャー州に生まれ，現在のロンドン大学に学び，1920年ケンブリッジ大学

教授となった。

(3) ルイスの定義

1916年，ルイスは電子の授受に注目して，電子対を与えて相手と結合する電子

対供与体が塩基，逆に電子対を相手から受け取る電子対受容体が酸であると定義

した。(2)の定義は，すべてこの(3)の定義に含まれ，非水溶媒中でも適用できる。

　　　BF₃＋：NH₃　→　F₃B：NH₃

　　　酸　　塩基

参考　酸と塩基の歴史

　ヨーロッパが中世に入る頃，酸としては食酢と酸性果実の果汁が知られており，

王水の性質についても知られていたようである。また塩基としては，ソーダー(水

酸化ナトリウム，水酸化カリウム，炭酸ナトリウム，炭酸カリウム)や石灰につい

て知られていた。

　中世におけるヨーロッパの化学は，その多くをギリシア科学を受け継いだアラビ

アの錬金術(Khemeia，alchemy)に負っている。錬金術の1つの重要な発見は，鉱

酸(硝酸，硫酸，塩酸)の発見である。

16世紀ごろから，ヨーロッパは文芸復興期に入り，化学の発展も急テンポにな
った。ボイルの法則で有名なR.Boyle(イギリス，1627〜1691年)は，酸がリトマス
を赤変させることを確認し，Wilhelm Homberg(ホムベルグ，オランダ，1652〜
1715年)は，酸がアルカリを中和することを見いだし，K.W.シェーレ(スウェーデ
ン，1742〜1786年)はシュウ酸，クエン酸，安息香酸などの有機酸を見いだした。
　18世紀の中頃から酸・塩基の性質をより根本的に説明しようという動きが出は
じめた。まずA.L.Lavoisier(ラボアジエ，フランス，1743〜1794年)は，酸素がす
べての酸のもとであり，酸は必ず酸素を含むと考えた。この考えは，J.J.ベルセー
リウス(スウェーデン，1779〜1848年)によって，“酸とは酸となりうる元素(非金属)
と酸素の化合物で，塩基とは金属と酸素の化合物である”と修正された。しかし
1810年，H.デーヴィー(イギリス，1778〜1829年)によって塩酸には酸素が含まれな
いことが明らかにされ，酸の働きに酸素が必要であるという考えは否
定された。P.L.デュロン(フランス，1785〜1838年)は，酸と塩基(酸化物の塩基)の
反応の際には，酸の中の水素と酸化物の中の酸素から水が生じることに注目した。
デーヴィーとデュロンの考えをもとに，J.F.リービッヒ(ドイツ，1803〜1873年)は，
1838年，“酸は水素の化合物であり，その水素は金属イオンで置き換えられる。”
という考えを発表した。この定義が今日の酸の定義の出発点となっている。

酸の発見史
年代	酸の名称	発　見　者	年代	酸の名称	発　見　者
〜1600	硫酸，硝酸，		1785	リンゴ酸	K.W.Scheele
	王水		1786	没食子酸	〃
1630	二酸化炭素	J.B.van Helmont	1786	フッ化水素酸	〃
1646	塩酸	J.R.Glauber	1813	ヨウ化水素酸	J.L.Gey-Lussac
1703	氷酢酸	G.E.Stahl	1814	塩素酸	〃
1743	リン酸	A.S.Marggraf	1833	ベンゼンスルホン酸	E.Mitscherlich
1764	ヒ酸	H.Cavendish
1769	酒石酸	K.W.Scheele	1834	次亜塩素酸	A.J.Balard
1776	シュウ酸	〃	1841	フェノール	A.Laurent
1777	硫化水素	〃	1846〜 1852	アミノ酸	J.Liebig
1778	モリブデン酸	〃
1779	乳酸	〃	1886	五酸化二リン	T.E.Thorpe
1784	クエン酸	〃	1890	三酸化二リン	〃

参考　酸や塩基として作用している水

酸・塩基の強弱

►電離度
電離平衡の場合の解離度，すなわち電解質の電離した物質量をもとの全物質量で

除した値で表し，記号としてaを用いる。弱電解質weak electrolyteの溶液では
普通1よりもかなり小さいが，低濃度になるにつれて増大し，無限希釈状態ではす
べての電解質についてa＝1(完全解離)となる。
　強電解質strong electrolyteの溶液では，濃度が高くても完全解離していると考
えられ，a＝1とみなすことができる。
　電離度は，溶液の沸点・凝固点，浸透圧，導電率などの測定から求められる。

►酸・塩基の強さ
　酸・塩基の強さは，電離度の大小によって議論できる。しかし，電離度は同一物
質でも濃度により異なるので，議論がややわかりにくい。本来は，その電離定数の
大小によって決められる。この内容は，化学IIでとりあげられる。

酸の電離定数とpK (25 °C)
酸の名称	電　離　式	電離定数式	電離定数値	pK
フッ化水素酸	HF H^＋＋F^-		6.76×10^-4	3.17
塩　　　　酸	HCl H^＋＋Cl^-		1×10^8	−8
臭化水素酸	HBr H^＋＋Br^-		1×10^9	−9
ヨウ化水素酸	HI H^＋＋I^-		1×10^10	−10
亜　硫　酸	H2SO3 H^＋＋HSO3^-		1.38×10^-^2