水の電離 水のイオン積 オキソニウムイオン

質問

水の電離に関して次の二種類の表現がありますよね
H2O⇔Ｈ+　+　ＯＨ-
Ｈ2Ｏ+Ｈ2Ｏ⇔Ｈ3Ｏ+　+　ＯＨ-

今まではなんとなく、ああ二種類あるんだな位に思っていたのですが
問題集を解いていたところ次の文章がありました
「　　水のイオン積=[H+][OH-]=[H3O+][OH-]　　」

特に何の説明も無く[H+][OH-]=[H3O+][OH-]としているのです。

ここで疑問におもったのですが
(1)水の電離は本当はどんな反応が起こっているのですか？
(2)なぜ二種類の表現が許容されるのですか？
(3)二種類の表現の使い分けはどうすればいいのですか？
(4)Ｈ+をＨ3Ｏ+に読み替えることは常に行っていいのですか？
それとも特定の場合にだけ読み替えていいのですか？

以上4点を教えてください。

回答No.2

nious · ベストアンサー

水は酸でありまた塩基でもある為、このような溶媒を「両生型溶媒」等と呼びます。

だから水の解離は実際には次のような「自己プロトリシス(自己酸塩基)反応」になります。

2H2O ⇔ H3O^+ + OH^-
Kauto＝[H3O^+][OH^-]＝Kw＝10^(-14)

例えば同じ両生型溶媒である エタノール 等もこの反応を起こします。

2C2H5OH ⇔ C2H5OH2^+ + C2H5O^-
Kauto＝[C2H5OH2^+][C2H5O^-]＝10^(-19.5)

お礼

回答ありがとうございます。
よくわかりました！

回答No.1

Saturn5

自然界の物質は大きな変化を嫌います。
たとえば、高い山は時間がたつとくずれ、ひらべったくなっていきます。
イオンもこれと同じで、小さいイオンが電荷をもつということは電荷に大きな傾斜が
あるということであり、大きなイオンが電荷を持つと言うことは電荷の傾斜が小さい
ことを表します。
ですから、同じ陽イオンでもＨ＋よりもＨ３Ｏ＋やＨ７Ｏ３＋の方がずっと安定なのです。
事実上、水中にはＨ＋は存在しないと考えられます。

しかし、Ｈ＋が水和したＨ３Ｏ＋をつなに書くのは面倒ですから便宜的にＨ＋うぃ使っている
のです。逆に言うと、Ｈ＋とＨ３Ｏ＋はたいての場合、同義のもの考えてもいいことになります。