6つにまとめることができました。考えてあげると良いです。【保存版】アルカローシスとアシドーシスが楽にわかる!酸塩基平衡をわかりやすく説明。「酸と塩基」は、化学基礎の5つめの章ですが、前の章のmolが理解できている人なら問題ないでしょう。この項目は、まだまだ「酸と塩基」の単元の入り口です。吸収して次に進んでください。酸や塩基には水中で完全に分離しているもの(強酸・強塩基)と、一部しか分離しないもの(弱酸・弱塩基)があります。この項目は、「酸と塩基」の単元ではまだ躓きポイントではありません。吸収して次に進んでください。水溶液中の水素イオン濃度〔H+〕は1mol/L(100mol/L)から10-14mol/Lまで非常に広い範囲を取ります。水溶液中の酸性や塩基性の強弱は〔H+〕の値の代わりに、〔H+〕のを10-nmol/Lと表した時のnの値が用いられます。pH7の溶液は中性で、数値が小さくなるほど強酸に、大きくなるほど強塩基になります。文字で思えると大変だから、色をイメージして覚えると覚えやすい。あと、BTB溶液は色が徐々に変化していくため、不便なので高校化学ではあんまり出ない。この項目は、「酸と塩基」の単元で最もよくわからないポイント。ここで気をつけて欲しいことが、酸と塩基が中和は「溶液の中のH+とOH–の量が等しくなること」であって「溶液が中性(pH7)になること」ではないということ。「濃度のわからない酸(塩基)に濃度が既知な塩基(酸)を加えて中性になるまでに滴下した塩基(酸)の体積から、未知な溶液の濃度が測れる。やって中性になったかを見分けるかというと、先ほど言及した3種類のpH指示薬を使い分けます。先にちょっと言ったように、BTB溶液は徐々に色が変化していくため、中和点が判別しにくくて中和滴定の試薬として使われません。ちなみに、弱酸と弱塩基の中和は中和点が判断しにくい。問題にもしにくく、試験での出題頻度は低いよ。この単元をマスターし、酸と塩基について理解できるようになれば、頻出問題の中和滴定で点を取れるようになり、堅実に点数を稼げます。次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。最低限の努力・正当な方法でどうハードルを越えていくかを考え尽くして、偏差値53の高校から現役で名古屋大学に合格。就職した会社でサラリーマンをしながら勉強し、20代にて脱サラ、個人事業主として生きています。有機化学で非常に重要な要素が酸・塩基です。酸と塩基があるからこそ、電子が移動することで化合物同士の合成反応が進みます。酸や塩基がなければ、有機合成反応は起こらないことになります。そこで、酸と塩基の定義を事前に理解しなければいけません。物理化学でも有機化学でも、原子の状態を理解することは重要です。どのように原子同士が結合し、分子を形成するのか学ぶのです。これら結合の状態を知ることで、有機化合物の合成反応がどのように進行するのかを把握できます。新たな炭素を作る合成反応は有機化学で非常に重要な反応の一つです。新たな炭素鎖を作るとき、アニオン(マイナスの電荷を有するイオン)の炭素があると非常に効果的です。したアニオン化合物が有機金属化合物です。ルイス酸とルイス塩基が反応するとき、反応のしやすさを予測する方法がHSAB則です。原子核にはプラスの電荷をもつ陽子が存在するため、マイナスの電荷をもつ電子は原子核に引き寄せられ、結果として分極しにくくなっています。原子半径が大きいと、プラスとマイナスの電荷による影響よりも、分子軌道が重なって結合を作ることのほうが重要です。有機金属化合物での1,2反応と1,4反応(マイケル付加)の違いは、HSAB則の反応例として頻繁に利用されます。大まかな覚え方を学び、区別できるようにしておく必要があります。原子半径が小さく、負の電荷が小さい場合は硬い酸・塩基になりやすいです。原子半径が大きく、負の電荷が大きい場合は柔らかい酸・塩基になりやすいです。上記の1~5の流れに沿って勉強ができるようになっています。もちゆき【練習問題付き】酸・塩基の定義の仕方であるアレニウスの定義、ブレンステッドとローリーの定義。その違いと酸・塩基の判断の仕方、塩基とアルカリの違いなど、例を示しながらわかりやすく解説します。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。塩酸や硫酸、硝酸などの「酸」と水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム、アンモニアなどの「塩基」について解説していきます。小学生の時にも習い、馴染みがある「アルカリ」というのは、「塩基」よりも少し狭い概念です。「塩基」の中で水に溶けた物が「アルカリ」なのです。「塩基」は水に溶けていないものも含みます。高校化学では、「酸」と「塩基」にはアレニウスによる定義と、ブレンステッドとローリーによる定義の2種類があります。「水溶液中」と限定しているため、水以外を溶媒とする溶液中の場合など酸・塩基の区別ができない。そもそも水にほとんど溶けないFe(OH)3やAl(OH)3が塩基であることの説明ができない。ヒドロキシ基-OHをもたないアンモニアは、OH-を放出しているとは言い難く、実質的に塩基性を示すことの十分な説明ができない。「水溶液」と限定していないため、上記の欠点の2つが解決されます。アンモニアに関しては具体例をもとに説明していきます。この反応では、HClがH+を放出して自身はCl-となり、放出されたH+をH2Oが受け取りH3O+になります。そのため、ブレンステッド・ローリーの定義によれば、HClが酸として働き、H2Oが塩基として働いた事になります。この反応では、H2OがH+を放出して自身はOH-となり、放出されたH+をNH3が受け取りNH4+になります。そのため、ブレンステッド・ローリーの定義によれば、H2Oが酸として働き、NH3が塩基として働いた事になります。与えることのできる物質であり,酸とは水酸化物イオンOH-を受け取ることのできる物質である。この「裏定義」をもとに考えると、Fe(OH)3がOH-を放出して自身はFe3+となり、放出されたOH-をH+が受け取りH2Oになります。そのため、Fe(OH)3が塩基として働き、H+が酸として働いた事になります。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師より酸・塩基の定義の仕方であるアレニウスの定義、ブレンステッドとローリーの定義について解説を行いました。アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン、希ガス、状態について具体的かつ丁寧に解説します。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。【図解】イオン化エネルギーと電子親和力と電気陰性度の共通した考え方は「電子を引きつける強さ」です。それなのに希ガスに対しての扱いが全く異なります。違う理由と関連性について解説します。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。【アニメーション付き解説】配位結合の仕組みと、配位結合と共有結合の違い、構造式中の矢印の意味、錯イオンの形成の仕組みなどをアンモニアなどの具体例をもとに解説します。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。【図解】電離度とは電離する(イオンに分かれる)割合のことです。この意味と、酸・塩基の強弱にどのような関係性があり、強酸・強塩基の性質や弱酸・弱塩基の性質の違いについてわかりやすく解説します。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。【図解】イオン結合の仕組み、イオン結合と共有結合の違い、組成式と分子式の違いを具体的かつ丁寧に解説します。多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。この記事では、化学基礎「酸と塩基」の解説をしていきます。この項のポイントは以下の3つです。有機化学では多くの場合、酸と塩基によって合成反応が進みます。ルイス酸とルイス塩基が反応することで、新たな結合を作るのです。それでは化合物が化学反応するとき、どの種類の原子同士が結合するのでしょうか。この点について、化合物がどの場所で化学反応するのか予想しやすくなる法則にHSAB則があります。酸と塩基について、HSAB則では硬い酸や柔らかい塩基などと表現します。どの原子が硬く、どの原子が柔らかいのか厳密に覚える必要はありません。表を確認すればいいからです。HSAB則の概念を理解することで、どのように合成反応が進行するのか理解するのは重要です。HSAB則は無機化学で重要な経験則ですが、研究室での実験では、有機化学のほうが頻繁にHSAB則を利用します。そこで、どう考えてHSAB則を利用するのかを含めて解説していきます。酸と塩基の定義はいくつかあります。これら酸と塩基としては、ブレンステッド・ローリーの定義が分かりやすいです。相手にH+(水素原子)を与える分子がブレンステッド酸であり、H+(水素原子)を受け取る分子がブレンステッド塩基です。有機化学では、ブレンステッド・ローリーの定義だけで考えることはありません。酸と塩基の反応では、必ずしもH+(プロトン)が動くとは限らないからです。そこで、ルイス酸とルイス塩基によって考えます。ルイス酸とルイス塩基が反応するとき、反応のしやすさを予測する方法がHSAB則です。それでは、なぜHSAB則を学ぶことが重要なのでしょうか。前述の通り、どのように化学反応するのか予測できる法則がHSAB則です。強い結合を作るとは、つまり反応が進行しやすいことを意味しています。硬い酸を加えた場合、柔らかい塩基ではなく硬い塩基と反応が進行しやすいです。した性質がHSAB則であり、分子同士の反応のしやすさに関与しています。それでは、原子が硬い・柔らかいとはどういう意味なのでしょうか。これにはいくつかの要素があるものの、特に分極のしやすさが影響しています。base)では、分極しにくくなっています。base)では分極しやすいです。どのようなとき、分極のしやすさが関与するのでしょうか。これには、原子半径が影響しています。原子半径が小さければ、電子は原子核に強く引き寄せられています。原子核にはプラスの電荷をもつ陽子が存在するため、マイナスの電荷をもつ電子は原子核に引き寄せられ、結果として分極しにくくなっています。一方で原子半径が大きい場合、電子は原子核から離れます。そのため原子核による影響が弱く、分極しやすいです。柔らかい原子の場合、プラスまたはマイナスの電荷を有する化合物が近くにあると分極しやすくなります。硬い原子と柔らかい原子では、このような違いがあります。これらの一覧をすべて正確に覚えるのは意味がありません。大まかな覚え方を学び、区別できるようにしておく必要があります。原子半径が小さく、負の電荷が小さい場合は硬い酸・塩基になりやすいです。原子半径が大きく、負の電荷が大きい場合は柔らかい酸・塩基になりやすいです。HSAB則では、以下の傾向があります。原子周期表の上にある原子は半径が小さいです。それに対して、原子周期表の下にある原子であるほど、原子半径が大きくなって柔らかい酸・塩基になります。原子周期表の上にあるH+やアルカリ金属、アルカリ土類金属は硬い酸です。塩基を見ても、F–やCl–は硬い塩基です。Br–は中間の塩基であり、I–は柔らかい塩基です。これには、イオン半径が大きく関与しています。電気陰性度の高い原子(F、O、Nなど)は硬い原子です。これら硬い原子が結合している場合、イオンは硬くなりやすいです。NO3–、NH3などがこれに該当します。それに対して、炭素に結合している分子の場合は柔らかいイオンになりやすいです。この判断基準だけでは見分けがつかないことは多いです。HSAB則はあくまでも、経験則にすぎません。価数の大きい金属イオンは硬い傾向があります。Al3+、Fe3+、Si4+などが該当します。それに対して、同じ鉄イオンであってもFe2+は中間の酸です。価数が変われば、イオンの硬さ・柔らかさが異なります。ルイス酸とルイス塩基では、それぞれの分子ごとに硬いまたは柔らかいという違いがあることは理解できました。それでは、なぜこのような違いを生じるのでしょうか。硬いイオン同士や柔らかいイオン同士で結合を作りやすいのでしょうか。プラスとマイナスの電荷が引き合う力を静電相互作用といいます。原子半径が小さく、硬い酸・塩基の場合は静電相互作用が化学反応に大きく関与します。硬い酸と硬い塩基が互いに反応しやすいのは、酸・塩基による化学反応が起こりやすいからです。一方で原子半径が大きい場合、分極の度合いによって化学反応が起こるというよりも、分子軌道が重なることで合成反応が進行することが多いです。分子軌道にはHOMO(結合性軌道)とLUMO(反結合性軌道)があり、分子に存在する軌道が影響し合うことで電子が移動するのです。原子半径が大きいと、プラスとマイナスの電荷による影響よりも、分子軌道が重なって結合を作ることのほうが重要です。そのため、柔らかい酸・塩基は反応しやすいです。それでは、HSAB則を学ぶことが何に役立つのでしょうか。前述の通り、無機化学の分野の一つがHSAB則です。錯体化学などでHSAB則を学びます。実際のところ、HSAB則は無機化学よりも有機化学で頻繁に利用されます。反応させる試薬同士が硬いのか、それとも柔らかいのかによって、起こる反応を予測できるからです。そこで分子について、硬い・柔らかいを把握するようにしましょう。アルコキシド(RO–)とチオラート(RS–)を比較すると、アルコキシドのほうが塩基性は高いです。そのため、アルコキシドとヨードメタンのほうが素早く反応するように思えてしまいます。実際には、チオラートとヨードメタンのほうが反応速度は速いです。そのようになるのでしょうか。これはHSAB則で説明できます。硫黄原子は酸素原子に比べて、原子半径が大きいです。ヨウ素イオンも原子半径が大きいです。そのため柔らかい酸と塩基が軌道相互作用し、素早く化学反応して新たな結合を作ります。HSAB則を学ぶことで、位置選択性を理解することもできます。有機化学では、試薬がどの位置で反応するのか予測することは非常に重要です。HSAB則で頻繁に用いられる有機反応としては、グリニャール反応があります。分子内にマグネシウム金属をもつ化合物がグリニャール試薬です。マグネシウムを含むグリニャール試薬は硬い求核剤であり、強塩基です。グリニャール試薬はマイナスの電荷を帯びており、プラスに分極しているカルボニル炭素を攻撃します。硬い酸と硬い塩基が反応することで化学反応が起こります。酸と塩基による反応が起こるのです。グリニャール試薬で1,2付加が起こるのは、HSAB則によって説明できます。一方で同じ有機金属化合物であったとしても、有機銅試薬では反応性が変わります。有機銅試薬をギルマン試薬と呼びます。ギルマン試薬では分子内に銅が存在し、銅は原子のサイズが大きく柔らかい金属です。そのため、柔らかい部分である二重結合の炭素を攻撃します。酸と塩基による影響よりも、分子軌道の重なりによる影響のほうが強いため、カルボニル炭素ではなく二重結合を攻撃します。その結果、1,4付加(マイケル付加)が起こります。有機金属化合物での1,2反応と1,4反応(マイケル付加)の違いは、HSAB則の反応例として頻繁に利用されます。その他の有機反応についても、HSAB則によって反応の進行を予測できます。どのように化学反応が起こるのかについて、すべて覚えるという方法があります。頑張って覚えるのは大変です。そこで、どのように化学反応が起こるのかについての法則を理解するようにしましょう。すれば、覚えなくても反応機構を推測できるようになります。これらの法則の一つがHSAB則です。原子やイオンについて、それぞれ硬い・柔らかいといった種類があります。酸と塩基について、それぞれ性質が異なるのです。酸と塩基について、硬い分子と柔らかい分子をすべて覚える必要はありません。どのような性質を有する化合物だと、硬い(または柔らかい)のかを学ぶようにしましょう。これにより、化学反応の速度や位置選択性を予測できます。無機化学での錯体よりも、有機化学で頻繁に利用されるのがHSAB則です。有機化学の反応でHSAB則を利用し、どのような反応が起こるのか予測できるようにしましょう。酸性の胃液が減った時や、アルカリ性の重炭酸イオンが増加した時にアルカリ性に傾きます。利尿薬を使用すると、腎臓でアルカリの重炭酸イオンが再吸収されて、体内に蓄積します。腸液(重炭酸イオン)はアルカリ性なので、下痢によってアルカリ物質が排泄されすぎてしまいます。腎臓では、水素イオンを排泄する作用がありますが、腎不全によって排泄ができなくなると酸性物質が蓄積してアシドーシスになります。1型糖尿病の患者さんのインスリンが出なくなると、糖分をエネルギーに変えることができなくなります。最初に理解しなければいけないのは、pH1~14という数字が、小さくなればなるほど酸性、大きくなればアルカリ性になるということ。酸が増えると言っても、なかなかイメージがしにくいです。すると、代わりに脂肪を分解してエネルギーを作り出します。そのエネルギーを作り出すときに出てくるケトン体は、酸性物質。