水は強酸？

質問

HClは容易にH+を放出する強酸であることが広く知られています。
これはClがH中の電子を強く吸引するために起こる現象であると聞きました。

しかしながら、H2Oは電気陰性度の大きく異なるOとHから成り立っているにも関らず、H+を容易には放出せず(?)極めて安定な分子であることも習いました。

これって矛盾していませんか？

回答No.3

noname#160321 · ベストアンサー

既に＃１、＃２のお答えで適切な示唆がされていますが、簡単にまとめましょう。
１)ＨＣlは気体では強固な共有結合を持つ。
２)ＨＣlは水中ではじめてＨ^+(正しくはＨ3Ｏ^+、ヒドロニウムイオン)とＣl(塩化物イオン)に分かれる。
３)その理由はＨ2Ｏがヒドロニウムイオンと塩化物イオンの周りに「配位」して多層のクラスターを作り、電荷を安定化するためである。
４)水(Ｈ2Ｏ)は解離しても直ぐ隣の分子から水素ないし水酸化物イオンが供給されてしまうので、解離定数が大きくなれない。
５)水を液体純塩化水素中に入れると解離して強い塩基となる。平衡は Ｈ2Ｏ ＋ ＨＣl ⇔ Ｈ2Ｃl^+ ＋ ＯＨ^-
逆に液体純アンモニアに入れると解離して強い酸になる。平衡は Ｈ2Ｏ ＋ ＮＨ3 ⇔ Ｈ2Ｎ^- ＋ ＯＨ3^+
アンモニアも塩化水素も気相では全く解離しません。解離したら「プラズマ」です。

回答No.8

Tacosan

HCl も H2O も共有結合ですが＞#7.
さておき, 「HCl が強酸である」という文言は本来無意味です. #3, #4, #6 で書かれていますが何が酸で何が塩基であるかは基準とする物質を示さなければなりません. つまり
HA + B ⇔ A^- + HB^+
という平衡が存在するときに HA は酸, B は塩基となります (右辺から見れば逆に A^- が塩基で HB^+ が酸).
HCl + H2O ⇔ Cl^- + H3O^+
となるので水と塩化水素との間では「水が塩基で塩化水素が酸」となりますが, 他のものを持ってくると
NH3 + H2O ⇔ NH4^+ + OH^-
HCl + HClO4 ⇔ H2Cl^+ + ClO4^-
という反応も起こる (と思う) で, 前者においては水が酸として働いていますし (対応する塩基はアンモニア), 後者では塩化水素が塩基として反応しています (過塩素酸が酸になる).
これとは別に自己解離
HX + HX ⇔ H2X^+ + X^-
という反応もあり, この反応定数が自己解離定数 Kap です. 水の場合には特に Kw と書いたりもしますね.
で HCl の自己解離定数は調べきれていないのですが, おそらく水より大きいだろうと思います. 大きさという点では OH^- と Cl^- との間にそれほどの違いがあるとは思えないので重さと水素結合の強さによるのかなぁ. ちなみに硫酸の Kap はかなり大きいです.

回答No.7

debukuro

イオン結合と共有結合の違いじゃないの
水は中性と定義されているので中性
でも皮膚をよく溶かすよな
人間から見たら中アルカリくらいかな

回答No.6

htms42

ＨＣｌは強く解離するがＨ２Ｏはほとんど解離しない
という議論はＨＣｌとＨ２Ｏを比較する議論としては穴があります。
＃３の回答にヒントがあります。

Ｈ２Ｏの解離はＨ２Ｏの中で考えています。
比較するとしたらＨＣｌの解離はＨＣｌの中で考えるベきものでしょう。
純物質の性質子混合溶液での性質を単純に比較するわけには行かないはずです。確かに性質の違いはあるでしょうが水溶液で考えるほどの大きな違いではないでしょう。
ＨＣｌの純粋な液体というのは考えにくいでしょうが濃硫酸であれば学校にもあります。実験で扱う場合もあるでしょう。
学校にある濃硫酸は９６％程度ですから純粋というわけではありません。それでも普通に強酸と考えているイメージとは大きく異なります。Ｍｇ片を濃硫酸に入れてもほとんど反応しません。水で薄めてやると泡を出して反応します。
硫酸は塩酸よりも強い酸だと言われています。でも濃いときは電離がものすごく弱いのです。

回答No.5

noname#116453

なかなか興味深い議論だと思います。
一つの考え方として、周期表での酸素の位置を基準として、その周辺の元素の水素との化合物について考えてみます。
まず、周期表の前後について考えると、酸性度はNH3<H2O<HFになっています。つまり、原子番号が大きく、電気陰性度の大きい元素の化合物ほど酸性が強くなっています。これは電気陰性度の大きい元素ほどアニオンが安定である考えれば説明できます。
次に周期表の上下で考えます。そうすると、HF<HCl<HBrのようになっており、また、H2O<H2Sでもあります。これに関しては#2の説明でもありますように、イオン半径の大きさで説明できます。
こういった考察をまとめれば、NH3<H2O<HF<HClという順番は説明できます。H2Sがどこにくるかと言われれば「？」ですけど。

まあ、現実問題として、アニオンの安定性に関しては電気陰性度よりもイオン半径の方が重要な要因になっていると言うことでしょう。つまり、いくら電気陰性度が大きくても、現にその位置に負電荷がある以上、その負電荷のサイズが小さい方がH+を受け取りやすくなってしまうと言うことになります。

回答No.4

htms42

＃３にある反応式についてです。
ブレンステッドの定義による酸・塩基を書いておられるのだろうと思います。溶媒が変われば酸性、塩基性の判断の目安になるイオンの種類が変わります。混乱しておられるように思います。

溶媒と溶質という関係が逆になったとき解離の式はどうなるかという点です。
ブレンステッドの定義に基づいて溶媒から生じるイオンを考えます。

・水が溶媒の時の解離の式は
Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｈ３Ｏ^＋＋ＯＨ^－

Ｈ３Ｏ^＋を生じる物質が酸、ＯＨ^－を生じる物質が塩基です。

ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ３Ｏ＾＋Ｃｌ^－　（ＨＣｌは酸）
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ４^＋＋ＯＨ^－　　（ＮＨ３は塩基）

・ＨＣｌが溶媒になった時
ＨＣｌ＋ＨＣｌ⇔Ｈ２Ｃｌ^＋＋Ｃｌ^－
Ｈ２Ｃｌ＾を生じる物質は酸、Ｃｌ－を生じる物質は塩基です。

Ｈ２Ｏ＋ＨＣｌ→Ｈ３Ｏ^＋＋Ｃｌ^－　（Ｈ２Ｏは塩基）
ＮＨ３＋ＨＣｌ→ＮＨ４^＋＋Ｃｌ^－　（ＮＨ３は塩基）

・ＮＨ３が溶媒になった時
ＮＨ３＋ＮＨ３→ＮＨ４^＋＋ＮＨ２^－
ＮＨ４^＋を生じる物質は酸、ＮＨ２^－を生じる物質は塩基です。

Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３→ＮＨ４^＋＋ＯＨ^－　　（Ｈ２Ｏは酸）
ＨＣｌ＋ＮＨ３→ＮＨ４^＋＋Ｃｌ^－　　（ＨＣｌは酸）

こうなるのではないでしょうか。

５）に書かれている式は
＞水を液体純塩化水素中に入れると解離して強い塩基となる。平衡は Ｈ2Ｏ ＋ ＨＣl ⇔ Ｈ2Ｃl^+ ＋ ＯＨ^-
これだとＨ２ＯはＨＣｌに対して酸として働いたということになります。Ｈ２ＯからＨＣｌにＨ^＋が移っています。ＨＣｌが溶媒の時、ＯＨ^－は塩基の目安ではありません。酸をＨＡとした時のＡ^－です。

＞液体純アンモニアに入れると解離して強い酸になる。平衡は Ｈ2Ｏ ＋ ＮＨ3 ⇔ Ｈ2Ｎ^- ＋ ＯＨ3^+

これはだとＨ２ＯがＮＨ３に対して塩基として働いたということになります。
ＮＨ３からＨ２ＯにＨ＋が移っています。

溶媒を変えたからと言って　
ＨＣｌ＞Ｈ２Ｏ＞ＮＨ３
という順番が変わるわけではありません。
酸、塩基が相対的になるだけです。

Ｈ２Ｏ，ＨＣｌ，ＮＨ３の組み合わせで考えた場合、反応式が変わるわけではありません。意味が変わるのです。

回答No.2

Ichitsubo

同様にHとFからなるHF分子も容易にH+を放出しません。

むしろ、H^+を失ったあとの安定性が寄与すると考えた方がよいと思います。
HF,HCl,HBr,HIはこの順に酸性が強くなっていきます。これは
F^-、Cl^-、Br^-、I^-の順にイオン半径がおおきくなり、
電荷がより分散するために安定化しているものと思われます。

回答No.1

miracle3535

酸性は水素イオン濃度の対数で示されます。
アルカリは水酸基イオン濃度の対数で示されます。
水は非常に電離しにくいので水素イオンがほぼ０になります。
水素イオン、水酸基イオンがなければ中性ですよね。