弱酸・弱塩基の遊離｜化学基礎【高校化学Net参考書】

弱酸の遊離

　遊離とは「化合物中の結合が切れて、原子または原子団が分離すること」という意味をもつ単語ですが，「元の物質が生じること」という意味だと考えて構いません。

　例えば，酢酸ナトリウムの水溶液に塩酸を加えると，酢のにおいが強くなります。これは，酢酸イオンCH₃COO^－が元の酢酸CH₃COOHとなったことが原因です。このとき，「酢酸が遊離した」といいます。

　弱酸の遊離は，酸の強弱で考えることができます。加水分解のページで，弱酸はイオンや塩として存在しにくいことを説明しました。逆に，強酸はイオンや塩として存在しやすい物質です。

　酢酸ナトリウムは水溶液中ではほぼすべてが電離して，酢酸イオンとナトリウムイオンを生じています。
　　　CH₃COONa　→　CH₃COO^－　＋　Na^＋

　ここに塩酸を加えると，さらに水素イオンと塩化物イオンが共存することになります。
　　　HCl　→　H^＋　＋　Cl^－

　陽イオンと陰イオンの組合せがいくつか考えられますが，電離しやすい物質が生じるような反応はほとんど起こりません。イオンや塩として存在しにくい物質が生じます。ここでは，弱酸である酢酸が生じることになるのです。これが弱酸の遊離です。

　その結果，ナトリウムイオンや塩化物イオンは電離したまま水溶液中に存在していますが，イオン反応式ではなく次のような化学反応式で表すことが多いです。
　　　CH₃COONa　＋　HCl　→　CH₃COOH　＋　NaCl

　弱酸の遊離と同様の現象が，弱塩基についても起こります。

　塩化アンモニウムは電離してアンモニウムイオンと塩化物イオンを生じます。
　　　NH₄Cl　→　NH₄^＋　＋　Cl^－

　ここに水酸化ナトリウムなどの強塩基を加えると，さらにナトリウムイオンと水酸化物イオンが共存することになります。
　　　NaOH　→　Na^＋　＋　OH^－

　ここで，アンモニウムイオンと水酸化物イオンが反応して，弱塩基のアンモニアが遊離します。
　　　NH₄^＋　＋　OH^－　→　NH₃　＋　H₂O

　全体の反応を化学反応式で表すと，次のようになります。ただし，塩化ナトリウムは，水溶液中でナトリウムイオンNa^＋，塩化物イオンCl^－として存在しています。
　　　NH₄Cl　＋　NaOH　→　NH₃　＋　H₂O　＋　NaCl

　弱酸・弱塩基の遊離は，アンモニアなどの気体の製法として利用されることが多くあります。

　例えば，炭酸カルシウムCaCO₃に希塩酸HClを加えることで，弱酸である炭酸H₂CO₃が遊離します。さらに，炭酸が分解して二酸化炭素CO₂が生じます。
　　　CaCO₃　＋　２HCl　→　CaCl₂　＋　H₂O　＋　CO₂

　この反応は，酸性塩の炭酸水素ナトリウムなどを用いることもできます。
　　　２NaHCO₃　＋　２HCl　→　２NaCl　＋　２H₂O　＋　２CO₂

　先ほど炭酸が遊離すると書きましたが，ここで反応が止まるような書き方はしません。H₂CO₃と書かずに，必ずH₂O＋CO₂と書くように気を付けましょう。

　また，亜硫酸ナトリウムNa₂SO₃に希硫酸H₂SO₄を加えることで，弱酸である亜硫酸H₂SO₃が遊離します。さらに，亜硫酸が分解して二酸化硫黄SO₂が生じます。
　　　Na₂SO₃　＋　H₂SO₄　→　Na₂SO₄　＋　H₂O　＋　SO₂

　この反応は，酸性塩の亜硫酸水素ナトリウムNaHSO₃を用いることもできます。
　　　２NaHSO₃　＋　H₂SO₄　→　Na₂SO₄　＋　２H₂O　＋　２SO₂

　硫酸H₂SO₄と亜硫酸H₂SO₃はよく似ていますが，硫酸は強酸，亜硫酸は弱酸です。酸・塩基の分類で紹介したように，強酸・強塩基を暗記してしまい，それ以外は弱酸・弱塩基と判断してください。