酸性？アルカリ性？反応？

質問

今大学受験を目指している浪人生の者です。
CaCl2,CaO,HFは中性アルカリ性酸性ですよね。なぜなんでしょうか…。この物質は○性っていうのは丸暗記するべきなんでしょうか。
後、ある物質とある物質が反応するかどうかはどうすればわかるのでしょうか。その物質が酸性や塩基性というのは関係していると思うのですが、互いに酸性とアルカリ性のものは必ず反応し合うのでしょうか。酸性と酸性、中性と塩基性等は反応しないのでしょうか。
多くなりましたがよろしくお願いします。

回答No.4

anthracene

高校レベルを逸脱した内容なので理解する必要は無いのですが、ちょっと気にかかったのでコメントしておきます。

No.3さんが言っているLDAですが、これはかなりの強塩基です。どれくらいかというと水やアルコール中では使用できません。即座にこれらからH+を引き抜いてしまうためです。

No.3さんのコメントは塩基性と求核性を誤解されているのでは？と思います。

いずれにせよ、この化合物は大学の有機化学で登場するものです。
繰り返しますが、以上の内容に関しては理解される必要は全くありません。

お礼

補足ありがとうございます！

回答No.3

yasuh

酸と塩基の定義は他の方が仰っているとおりです。

大学受験には必ずしも関係ないかもしれませんが、今後のことを考えて少し厳密に考えて見ましょう。

>この物質は○性っていうのは丸暗記するべきなんでしょうか?
そんなことはありません。なぜ酸性とよばれ、なぜ塩基性と呼ばれるか。その背景を理解することが重要だと思います。

汎用性は低いですが、最も説明のしやすいアレニウスの定義を用いて考えましょう。水の中でCaCl2,CaO,HFがそれぞれどのような挙動を示すか、思考実験してみましょう。

CaCl2は白色の結晶で、プラス性を帯びやすいカルシウムとマイナス性を帯びやすい塩素(電気陰性度を参照)の塩ですよね。水の中ではこれらはCa2+と2つのCl-に分かれます。水の極一部はH+とOH-に乖離していますが、Ca2+,Cl-が存在していたからといって、H+がOH-より増えたり、その逆が起こったりはしません。だから中性なのです。

次にCaOに行きましょう。CaOは一分子の水と反応しCa(OH)2を形成します。そしてCa2+と2つのOH-が水溶液中に出て行きます。どうですか？H+とOH-のバランスは変化しましたか？OH-が増えていますね。だから塩基性なのです。

最後にHFを見てみましょう。最初に蛇足ながら、HFは強力な試薬であるものの、弱い酸であることを断っておきます。(フッ化物はガラス(SiO2)の侵食など強い反応性を示します。あまり関係ないことをごちゃごちゃ書いても混乱させるだけなので、これくらいにします。)
HFはあまり乖離しないものの、水溶液中では一部H+とF-に分かれます。H+とOH-のバランスはどうなりましたか？当然H+が増えますね。だから酸性というわけです。

アレニウスの定義が分かったら、徐々に別の定義でも考える練習をしていったらいいと思います。

最後に酸－塩基反応について誤解されていると思うので、補足します。高校生の範囲を逸脱している恐れもありますが……。
アレニウス、ブレンステッド、ルイスのどれにもあてはあまることですが、酸、塩基はあくまでも「能力値」であることを間違わないで欲しいと思っています。
アレニウスの定義に従って言えば、酸は「H+を供与する能力があること」で塩基は「OH-を出す能力があること」なのです。能力があるだけで実際出すとは限りません。
つまり酸と塩基だからといって反応するとは限りません。

ちょっと分かりづらいかもしれないですね。
人間にたとえて例を出しましょう。Aさんは物事の飲み込みがいい、能力の高い人だとしましょう。しかしAさんは全く無能な人間です。なぜならば、彼は無気力だからです。Aさんは能力はあるけれどそれを生かしきれないのです。

同様のことが酸や塩基でもあります。LDA(リチウムイソプロピルアミン)は強力な塩基ですが、酸－塩基反応が起こるのはまれです。

(読まなくてもいいです。参考までに)
*リチウムとイソプロピルアミンは乖離しますが、イソプロピルアミンは本来H+を受け取るはずの窒素原子の周りが込み入っていて、H+が近づくことが出来ないのです。このような塩基を「求核性の低い塩基」と呼びます。)

酸性物質と酸性物質は反応することがあります。正しい説明を知りたければ、ぜひ共役酸、共役塩基の定義を勉強してください。今回は簡便な説明をば。

まず同じ酸性といっても、強い酸と弱い酸があることはご存知でしょうか。例えば塩酸HClは強い酸、酢酸は弱い酸です。HClは水溶液中でほとんど電離し、H+とCl-で存在しているのに対し、酢酸(CH3COOH)は水溶液中でほとんどCH3COOHで存在し、ごく一部がCH3COO-とH+に電離しています。
一方が強い酸で、もう一方が塩基としても働く弱い酸(両性物質)があれば、酸と酸が反応することもありうるわけです。酸と塩基とは相対的なもので、液性が酸性であっても、塩基として働く場合もあります。最も身近な両性物質は水です。酸性の両性物質がぱっと思い浮かばなかったのであいまいな表現をしてしまいましたが、おそらく既存のアミノ酸に存在するか、あるいはアミノ酸の類をいじってやれば、水溶液の液性が酸性でありながら、塩基として働くことの出来る化合物を得ることが出来るはずと思っています。確証はできませんが。勉強不足ですいません。

中性と塩基性は反応します。水とCaOの反応がそれです。

これくらいですかね。では受験がんばってください。

お礼

今までもやもやしていたものがスッキリしました。反応の方はなかなか参考書にも書いてなくて；わかりやすい例まで出して頂いて本当にありがとうございます！
後、、追加の質問はここに書いていいのかな…。
中性と中性は反応しないって事でいいのでしょうか…？

頑張ります^^

回答No.2

sanasha

酸と塩基についての定義があります。簡単に書きますと
(1)アレーニウス　　→水素イオンと水酸イオンで説明。
(2)ブレーンステッド→酸と塩基の共役関係で説明
　　　　　　　　　　　A　⇔　B-　+　H+
(酸AはH+を放ち共役塩基B-になり塩基BはH+を受け取り共役酸Aになる)
(欠点：プロトンの概念がなく中和反応を説明できない)
(3)ルュイス　　　　→電子対受容体と電子対供与体で説明。
(欠点：例えばBF3のように空軌道を持たない塩酸、硫酸はリュイス酸と呼べない)
　※詳しくは後で調べて勉強して下さいね。

つまり定義では(1)～(3)でそれぞれが説明できない酸・塩基をお互いに補足説明し合っている？と私は理解しています。この定義を各々、理解すると大抵の酸・塩基は説明できるのではないでしょうか。

お礼

Caoはブレーンステッド、HFはアレーニウスで説明できますね。
ありがとうございました～。

回答No.1

noname#160321

大阪教育大学　天王寺高校の　岡昭博　先生のページを添付します。大学の教養まで、これだけで充分です。
酸：水素イオンを出す(水中で）
アルカリ：水酸化物イオンをだす(水中で水素イオンを取り込む：水中でなければ「塩基」と呼ぶ。
中性と酸性の例は食塩と硫酸から塩化水素が出る。
この辺りは酸とアルカリの「強さ」と「量」で「平衡」がどちらに動くか決まります。m(_ _)m

参考URL：

http://www.tennoji-h.oku.ed.jp/tennoji/oka/okaindex.html

お礼

参考ＵＲＬ見てみますね。ありがとうございます！！