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マッドサイエンティスト 概説
マッドサイエンティストは、奇矯な振る舞い、極端に危険な手段を用いることで特徴付けられる。彼らの研究所ではしばしば、テスラコイルやバンデグラフ起電機や、その他の火花を飛ばしたりポンと音を立てたりするガラクタなどが、ぶんぶん唸っている。またロボットやアンドロイドが描かれる場合は、失敗作の手足や胴体があちこちに転がっていたりする。
端的にマッドサイエンティストである事を受け手に理解させる為に、容姿で演出がなされる事も多い。例として挙げられるアイテムは、白衣、黒いマント、モノクル、異様に光の反射率が高い（レンズの向こう側の目が見えない）眼鏡、得体の知れない液体の入った白煙を上げるフラスコ、手入れされずボサボサの髪形、機械義手や身体の一部のサイボーグ化などである。日本で作られた創作作品における具体的な例としては、ナムコから発売されたアーケードゲーム、『超絶倫人ベラボーマン』の爆田博士が挙げられ、まず名前自体から、黒マント、眼鏡、片手は機械の義手、ヘアースタイルがキノコ雲を模しているという、まさに手本の様なデザインであった。
科学者という概念、職業形態が定着する以前の世界を物語の舞台とするフィクションでは、マッドサイエンティストの役割は、魔法使いが充てられる。作品の世界観によっては、錬金術やスチームパンクなどの疑似科学的な知識や技術の専門家、研究者である場合も見られる。これらは、演出上の差異が見られるものの行動や人物像、目的に関しては、ほぼ同一と言って良い。むしろ現実に則した世界観に比べファンタジー作品では、神や悪魔が存在し、明確に正邪善悪が定義されているため一層、その行動は、非常識として見做される場合が多い。また宗教の解釈を取り違えた狂信者、異端者という姿でも描かれる。
マッドサイエンティスト 現実の事例
歴史上に出現した著名だが、やや風変わりな科学者の行動がマッドサイエンティストのモデル、想像のアイディアになったといえる。
まず現代の常識、倫理基準において異常であっても当時は普通とされた人物も多い。
古代ギリシアのアルキメデスは、裸で市中を走り回った、研究に没頭するあまりローマ兵に抵抗して殺害されたとされるエピソードが有名である。エウドクソスは、天動説を唱え、アリストテレスらによって支持された。イタリアのレオナルド・ダ・ヴィンチは、医療分野でなく絵画の人体デッサンへの興味から死体を解剖した。陰陽道は、現代からすれば科学ではないが中国や日本は、これらを科学として重視した。天武天皇は、自身も陰陽道を修め、陰陽寮を設置した。陰陽師の安倍晴明、安倍有世は、社会的に高い地位にあった。ジョン・ハンターは、「近代外科学の開祖」と呼ばれながら死体コレクターとして知られるが、当時の医師の倫理観からすれば死体の収集は、研究方法として正当な物である。ベンジャミン・ラッシュは、「精神病の患者を板の上に縛りつけて回転させることで頭に血液を集めて治療する」、「アメリカ合衆国憲法で医師免許を禁止しようとした」、「黒人が黒いのは遺伝病である」など現代の基準で見れば狂気の医者のように見えるが、当時としては正当な医学として高い評価を受けていた。アントワーヌ・ルイ医師は、処刑道具ギロチンを発明した。
マッドサイエンティスト 現実の事例
ナチス・ドイツにおけるアドルフ・ヒトラーの主治医テオドール・モレルがいる。モレルは病状を隠し劇物を使用した危険な治療を本人の同意なしに行った。「死の天使」と綽名された医師のヨーゼフ・メンゲレは、アウシュビッツ強制収容所において多くの悲惨な人体実験を繰り返した。メンゲレをモデルとした人物が主人公であるムカデ人間が作られている。ナチスの人体実験にはヨーゼフ・メンゲレ以外にも多くの科学者が関与している。。
逆に現代から見れば正当な主張をして批判に晒された人物も多い。地動説のガリレオ・ガリレイや進化論のダーウィンが有名である。｢院内感染予防の父」センメルヴェイスは、手を洗うことを推奨して精神病院に送られた。
次いで科学者や技術者の中でも、平和利用から離れる兵器開発者がマッドサイエンティストのアイディアに繋がる場合が多い。
マッドサイエンティスト 現実の事例
ガトリング砲を発明した発明家ガトリングは、「１人で１００人分戦えば兵士が少なくて済み、不衛生な戦場で病死が減る」と発言した。ノーベルは、ダイナマイトの発明者で知られ、彼に対して使われた「死の商人」は、広く軍事産業に関わるマッドサイエンティストのアイディアに使われた。工学博士平賀譲は、主張を曲げない頑固な性格から「不譲（ゆずらず）」の異名で知られる。ロケット技術者フォン・ブラウンは、「宇宙に行く為なら悪魔に魂を売り渡してもよいと思った」と発言している。フォン・ノイマンは、倫理に反するような研究を行った科学者ではなく多分野に渡って優れた功績を残したが、その卓越した頭脳と個性的な人物像を「悪魔」と評された。特に核兵器開発に参加したことや当人のタカ派の政治思想面からスタンリー・キューブリックによる映画『博士の異常な愛情』のストレンジラヴ博士のモデルの一人ともされている。コーンフレークの生みの親とされるジョン・ハーヴェイ・ケロッグは、極端な禁欲主義者であり、去勢を推進するための食事を開発中に、パン生地を乾燥させて作られたものが元になっている。
マッドサイエンティスト 歴史
マッドサイエンティストのステレオタイプは、19世紀の文学作品において科学の危険性あるいは、科学への恐怖を表現するために作り出された。
近代まで宗教下において管理され、行使されてきた科学的技術が、その管理と無関係に、しかも急速に発達していく中、見慣れない新しい人工物を社会にもたらし、社会生活や伝統的価値観を変容させていくことに対して大衆が持つ不安や不快感を、人間の姿を借りて擬人化したものと言える。いわば科学進歩と宗教やモラルの論争が、初期ステレオタイプの特徴である。
マッドサイエンティスト 歴史
神話に見られるマッドサイエンティストとしては、古代ギリシアの神話のプロメテウスが知られる。彼は、現在のフィクションの登場人物のように風変わりではないものの全知全能の神ゼウスに挑戦するという常軌を逸した人物として描写される。また後世の神を出し抜こうとした知恵者として危険な行為を冒す科学者の代名詞ともなった。中国の神話には、蚩尤が登場した。彼は、最初の武器の発明者であり天界の支配者黄帝に反乱を起こして敗れた最初の反逆者として描写された。ただしプロメテウスと蚩尤は、どちらも神であり知恵だけでなく超人的な能力も備えていたが、ギリシア神話のイカロスは、蝋で固めた翼で空を飛び、太陽の熱で蝋が解けて墜落死するという結末を辿った。彼らは、卓越した頭脳、自身の能力への傲慢な自信、自身の行動の結果を予測できない危険な行為など、現在のマッドサイエンティストに通じる部分も持つ。
このように神話のマッドサイエンティストは、知力を過信する人間の傲慢さを戒める訓話だった。
中世の騎士道物語では、マーリンなどの魔法使いが登場する。彼らは、主人公である騎士の助言者であったり不思議な力で問題を解決できる物語のキーパーソンを務めた。日本神話の塩土老翁など神話にもルーツを見ることが出来る。悪役ではないマッドサイエンティストを含めフィクションの科学者は、彼らの現代的にアレンジされた姿と言える。
マッドサイエンティスト 歴史
マッドサイエンティストの原型とされるのは、1818年のメアリー・シェリーによる小説『フランケンシュタインあるいは現代のプロメテウス』(Frankenstein, or the Modern Prometheus)（フランケンシュタイン）に初登場する人造人間を作ったヴィクター・フランケンシュタインである。同情するべき点もあるもののフランケンシュタインは、軽率かつ結果を顧みずに"越えてはならない境界"を越えて、禁じられた実験を行うという決定的な要素が提示されている。
生命創造、操作に対するマッドサイエンティストの挑戦は、その原型を錬金術や多くの伝説に見ることができる。フランケンシュタイン博士による人造人間の創造は、そのテーマを確立した。しかし現代では、その描写が人々にとってよりリアルなものとなった。かつて想像の産物であったクローンや遺伝子操作、ロボット、AI技術などが現実となった。一方、様々な議論がそれに追いついているとは言い難い。そのため「技術だけが進みすぎている」という漠然とした恐怖を背景にマッドサイエンティストの暴走が、よりリアルなものとして描かれるようになってきた。映画『ジュラシックパーク』では、遺伝子技術によって現代に恐竜を再生させる物語が描かれた。
マッドサイエンティスト 歴史
孤独な人物としてのマッドサイエンティストの立場は、自然や法律を犯しても利益を得ることを企む企業や組織の幹部に置き換わっていく傾向にある。これは、科学技術が複雑化・専門化し、天才であっても一人で発明をするという設定が説得力を失ったからと考えられる。彼らは、歪んだ欲望を追求するために専門家たちを雇い、アゴで使う。漫画『スーパーマン』の宿敵レックス・ルーサーは、初期の設定から大企業の社長に変わり、研究開発部門の重要な役職を務め、果ては大統領になるなどこのような変化の典型である。しかしなお、このポーズは読者の興味を引くために人気のサイエンスライターによって気ままに使われている（どういう訳か、危険かつ過激である程により興味を引くものとなる）。イアン・フレミングの小説『007』シリーズでは、スペクターと呼ばれる犯罪専門のマッドサイエンティスト集団まで登場する。
第二次世界大戦後の大衆文化では、取り分け核兵器に関するマッドサイエンティストが盛んに見られるようになる。ナチス・ドイツにおける生物兵器や化学兵器とアメリカ合衆国による原子爆弾の開発・成功と日本への原子爆弾投下、核保有国の核兵器配備は、科学技術が制御を失った力、それらを産み出した科学技術の更なる進展は、第三次世界大戦・地球の壊滅的破壊や人類滅亡さえ出来る力を持ちえる様になったことで深い恐怖を惹起した。映画『博士の異常な愛情』は、ブラックコメディではあるものの制御を失った核兵器の恐怖を究極の形で表した一つと言える。
マッドサイエンティスト 登場作品
『フランケンシュタイン』
人造人間モンスターの発明者、主人公ヴィクター・フランケンシュタインが登場する。
『海底二万里』『神秘の島』
イギリス海軍に怨みをもち、復讐として軍艦を沈めるため19世紀としてはあり得ない技術を詰め込んだ潜水艦ノーチラス号を開発したネモ船長が登場する。
『地底旅行』
主人公アクセルの叔父で鉱物学と化学を専門とするオットー・リーデンブロック教授が登場。
『ジキル博士とハイド氏』
精神分離薬を開発したジキル博士が登場。
『透明人間』
主人公の科学者グリフィンが人体を透明にする薬を開発する。
『メトロポリス』
人造人間を作成したロトワングが登場する。
『チャールズ・ウォードの奇怪な事件』
主人公チャールズ・ウォードが死者蘇生という禁断の研究を行う。
『博士の異常な愛情』
発動すると地球が滅びる”皆殺し爆弾”を開発したストレンジラブ博士が登場する。
『レッド・ドラゴン』ほか
医学、数学、芸術にも精通した犯罪者ハンニバル・レクターの活躍を描く。
『007』シリーズ
各作品において悪の組織の様々な犯罪にマッドサイエンティストが参加する。
『パチンコ必勝原理』
筒井康隆の短編小説。物理学者が町場のパチンコを確率論を駆使して攻略しようとする姿を描く。
『バットマン』
マッドサイエンティスト 登場作品
シリーズのヴィラン（悪役）のスケアクロウ、ポイズン・アイヴィー、ミスター・フリーズがマッドサイエンティストとして知られる。
『スパイダーマン』
シリーズのヴィラン（悪役）のオットー・オクタヴィアス、モンスター教授がマッドサイエンティストとして知られる。
『フィリックス・ザ・キャット』
フィリックスの持つ「トリック・バッグ」を狙う悪の科学者プロフェッサーが登場する。
『パーマン』ほか
藤子・F・不二雄の漫画に登場する架空の科学者魔土災炎が登場する。
『エア・ギア』
作中の世界観に深く関わる南林太が登場する。
『リック・アンド・モーティ』
マッドサイエンティストのリック・サンチェスが孫のモーティ (もしくは孫娘のサマー) を連れて危険で、素晴らしい様々な宇宙を冒険する。
『STEINS;GATE』
未来ガジェット研究所の創設者「岡部 倫太郎」がマッドサイエンティストを名乗る。
『デビルサマナー』シリーズ
悪魔を実験の対象に生命創造の研究を続けるフランケンシュタインが登場する。
『メタルマックス』シリーズ
ゲーム中で死亡したキャラクターを生き返らせてくれるドクター・ミンチが登場する。
『ソニック』シリーズ
世界征服を目論む自称悪の天才科学者Dr.エッグマンが登場する他、Dr.エッグマンの遠い子孫であり、世界の破滅を目論むエッグマンネガが登場する。
マッドサイエンティスト 登場作品
『ボンバーマン』シリーズ
宇宙征服を目論む悪の天才科学者プロフェッサーバグラーが登場する他、悪の組織"ヒゲヒゲ団"に所属する天才ボム科学者Dr.メカードが登場する。
『ロックマン』シリーズ
自らが開発、もしくは改造を施したロボットを率いて世界征服を狙うDr.ワイリーが登場する。
『実況パワフルプロ野球 サクセスモード』
主人公に人体実験を行うダイジョーブ博士が登場する。
『GOD SAVE THE すげこまくん!』
個人で核ミサイルを保有し、日夜怪しい機械や怪獣、薬物などを開発している「すげこまくん」が主人公。
『究極超人あ～る』
主人公のアンドロイド、R・田中一郎を作り、世界征服を企む成原成行が登場する。
『名探偵コナン』
灰原哀の父親で化学者の宮野厚司が、マッドサイエンティストとして学会から追放されたとされている。
『銃夢』
人間の「業（カルマ）」を宿願とするディスティ・ノヴァ博士が登場する。ナノマシン技術の第一人者でもあり、その技術を用いて、ほぼ不死となっている。
『とっても少年探検隊』
エピソード「地下室の子守唄（メロディー）の巻」において、世界征服を企む松戸（まっど）が登場する。
『ファイナルファンタジーVII』シリーズ
マッドサイエンティスト 登場作品
セフィロスの実父で、神羅カンパニー科学部門総括の宝条が登場する。研究のためならば人の命すらなんとも思わずに研究材料として扱う、危険な思想を持ったマッドサイエンティストである。
『美少女戦士セーラームーン』
原作漫画第3部（初代テレビアニメ『S』、『Crystal』第3期）のデス・バスターズ編では、土萠ほたるの父親の土萠創一が敵キャラクターとして登場する。人間を凌駕する知力・体力を持つ「人間と機械が融合した『超生物』」の開発をライフワークとし、行き過ぎた動物実験や遺伝子操作を繰り返して学会を追放されたマッドサイエンティストとして知られている。
『ファイブスター物語』
巨大ロボット兵器「モーターヘッド」制御のための人間型有機コンピュータ「ファティマ」の製作者であるファティマ・マイトのひとり、クローム・バランシェが登場する。本来ファティマには「彼女らがいずれ人類に代わり万物の霊長として君臨するのでは」という潜在的恐怖（フランケンシュタイン・コンプレックス）から、マインド・コントロール（精神制御）の義務化はじめ多くの規制が課されているが、バランシェはむしろファティマが人間を越える事を望み、自身が歴史に「悪魔」と記される事を承知の上で規制を排したファティマを制作している。
塩酸
塩酸（えんさん）とは塩化水素の水溶液であり強酸の一種である。本来は塩化水素酸と呼ぶべきものだが、歴史的な経緯から酸素を含む酸と同じように、塩酸と呼ばれている。 刺激臭をもつ無色の液体。
塩酸は重要な実験用試薬および工業用化学物質とされているほか、動物においても消化に不可欠な胃酸の主成分となっている。
塩酸 語源
世界で初めて高濃度の塩酸を製造したヨハン・ルドルフ・グラウバーの方法に従って岩塩から製造されたため、ヨーロッパの錬金術師たちはspirits of salt (塩の精霊) または acidum salis (塩の酸) と呼んでいた。
日本語では、これを意味するオランダ語Zoutzuur或いはドイツ語Salzsäureを直訳して、「塩酸」と呼ばれるようになった。
英語ではhydrochloric acidと呼ばれるが、これは1814年にフランスの化学者ジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックによって造られた語である。
塩酸 歴史
10世紀初頭、アル・ラーズィー は、塩化アンモン石 (塩化アンモニウム) と硫酸塩を混合して蒸留を行う実験を行った。この実験により塩化水素ガスが生成されたが、アル・ラーズィーはほとんどの実験でこのガスを無視していた。
11世紀から12世紀ごろ、この実験を元に記述されたDe aluminibus et salibus (『ミョウバンと塩について』）では、金属のさまざまな塩の加熱について記述されており、水銀と塩を加熱すると塩化水銀(II) (昇汞) が生成されることが記載されていた。この反応では実際に塩酸が生成されるものの、すぐに水銀と反応して昇汞が生成される。
13世紀ごろ、ラテンの錬金術師たちは先の文献に記述されていた昇汞の塩素化特性に魅了され、様々な実験を繰り返した。その結果、硫酸塩・ミョウバン・塩を加熱してから金属を取り除くと、強い無機酸を直接蒸留できることを発見した。
この無機酸の発見により14世紀ごろ、金を溶解できる王水が発明された。現在では王水は硝酸と塩酸を1:3の比率で混合することで作られることが広く知られているが、この時点では塩化アンモニウムと硝酸の加熱で作られており、塩酸の単離は行えていなかった。
塩酸単体の製造は16世紀後半にジャンバッティスタ・デッラ・ポルタ 、アンドレアス・リバヴィウス、ジャン・ベガンらの著作により初めて報告された。
塩酸 歴史
18世紀ごろ、ヨーロッパでは産業革命によって、塩基性物質の需要が増加していた。ニコラ・ルブランは塩化ナトリウムと硫酸を混合することで、炭酸ナトリウムを大量・安価に生産できるルブラン法を発明した。
この方法では副産物として、塩化水素ガスが放出される。当時この塩化水素は産業的に無価値であったため、大気中に放出されていた。しかし健康被害の増加により、イギリスでは1863年のアルカリ法によって大気放出が禁止された。各国もこの規制に続き、塩化水素の大気放出を禁止した。
この法律の成立によって、発生した塩化水素ガスを水に吸収させる義務が生じたことで、工業的に塩酸が生産されることとなった。
20世紀には炭酸ナトリウムの製造は、塩化水素ガスが発生しないソルベイ法によって置き換えられていった。
しかし塩酸はすでに多くの用途で重要な物質として用いられており、代替の製造方法によって製造される事となった。
2000年現在、塩酸は主に工業用有機化合物の生産で副産物として生成される塩化水素を、水に吸収させることによって工業的に製造されている。
塩酸 構造と反応
塩酸はヒドロニウムと塩化物イオンの塩である。 そのイオンは陽イオンは実際には他の水分子と結合していることがよくあるもののH3O+ Cl-と書かれる。濃塩酸の赤外分光法、ラマン分光法、X線、および中性子回折を組み合わせた研究により、これらの溶液中のH+(aq)の主要な形態はH5O2+であり、いくつかの方法で、塩化物イオンとともに隣接する水分子に水素結合していることが明らかになった。(この問題についてのより深い議論についてはヒドロニウムを参照すること)
強酸なので、塩化水素のKa (酸解離定数) は大きい。理論的な推定では、塩化水素のpKaは-5.9であることが示唆されている。ただし、塩化水素ガスと塩酸を区別することが重要である。水平化効果により、高濃度で挙動が理想から逸脱する場合を除いて、塩酸 (HCl水溶液) は、水中で利用可能な最強のプロトン供与体であるアクアプロトン (一般にヒドロニウムイオンとして知られる) と同じくらい酸性が強い。NaClなどの塩化物塩をHCl水溶液に添加してもpHへの影響はわずかであり、Cl-が非常に弱い共役塩基であること、HClが完全に解離していることが示される。 HClの希薄溶液は、水和したH+とCl-への完全な解離を想定して予測されたpHに近い値となっている。
塩酸 物理的性質
沸点、融点、密度、水素イオン指数 (pH) などの塩酸の物理的特性は、水溶液中のHClの濃度またはモル濃度に依存している。それらは、0％ HClに近い非常に低濃度の値から40％ HClを超える発煙塩酸の値までの範囲で定義されている。
HClとH2Oの2成分の混合物としての塩酸は、HClの濃度が20.2％の時に108.6 °C (227 °F)で一定になる沸騰共沸混合物である。[H3O]Cl (68% HCl)、[H5O2]Cl (51% HCl)、[H7O3]Cl (41% HCl)、[H3O]Cl·5H2O (25% HCl)、そして氷 (0% HCl)の結晶形の間には、塩酸の4つの一定結晶化共晶点がある。氷と[H7O3]Cl結晶化の間には、24.8％の準安定共晶点もある。これらはすべてヒドロニウム塩である。
塩酸 製造
塩酸は産業的には塩化水素を水に溶解させることで調製されることが多い。塩化水素はさまざまな方法で生成されることがあるため、塩酸の前駆体はいくつか存在する。 塩酸の大規模生産は、ほとんどの場合、水酸化物、水素、塩素を生産するクロルアルカリプロセスなどの工業規模の他の化学物質の生産と統合されている。この時発生する水素と塩素を利用してHClを生成することができる。
塩酸は、最大38％ HCl (濃縮グレード) 溶液として生産される。化学的には40％をわずかに超える高濃度にすることは可能だが、蒸発率が非常に高いため、保管と取り扱いには、加圧や冷却などの特別な予防措置が必要である。したがって、大量生産のための工業グレードは30％から35％であり、輸送効率と蒸発による製品損失のバランスが取れるように最適化されている。アメリカ合衆国では、20％から32％の溶液が塩酸として販売されている。アメリカ合衆国の家庭用溶液、主にクリーニングは、通常10％から12％のものを使用するので、使用前に希釈することが強く推奨されている。塩酸が家庭用洗浄用のSpirits of Saltとして販売されている英国では、効力は米国の工業用グレードと同じである。イタリアなど他の国では、家庭用または工業用洗浄用の塩酸がAcido Muriaticoとして販売されており、その濃度は5％から32％の範囲である。
塩酸 製造
世界中の主要な生産者には、HClガス換算で年間200万メートルトン(2 Mt/年)生産しているダウ・ケミカルがあり、また、ジョージアガルフコーポレーション、東ソー、アクゾノーベル、およびテセンドロがそれぞれ0.5〜1.5 Mt/年生産している。比較すると、HClとして表される世界の総生産量は、20 Mt/年と推定され、その内訳は、直接合成から3 Mt/年、残りは有機合成および同様の合成からの二次生成物である。なお、2016年度日本国内生産量は合成696,835 t, 副生929,311 t、消費量は533,600 tである。
塩酸 利用
塩酸は、金属の精製など多くの工業プロセスで使用される強い無機酸である。多くの場合、利用方法によって求められる製品の品質が決定される。塩酸ではなく塩化水素は、例えばクロロエチレンおよびジクロロエタン用に有機化学工業でより広く使用されている。
塩酸の最も重要な用途の1つとして、鋼の酸洗浄で、押出成形、圧延、亜鉛めっき、およびその他の技術などの後続の処理の前に、鉄または鋼から錆または酸化鉄の被膜を除去するということが挙げられる。通常18％の濃度の技術品質のHClは、炭素鋼等級の酸洗浄に最も一般的に使用される酸洗浄剤である。
使用済みの酸は、塩化鉄(II) (塩化第一鉄としても知られている) 溶液として長い間再利用されてきたが、酸洗浄液中の重金属水準が高いため、あまり行われなくなってきている。鉄鋼酸洗い業界は、スプレーロースターや流動床塩化水素再生プロセスなどの塩酸再生プロセスを開発した。これにより、使用済み酸洗浄液からHClを回収できる。 最も一般的な再生プロセスは、次の反応式による熱加水分解プロセスである。
使用済みの酸を回収することにより、閉じた酸ループが確立される。再生プロセスで生じる酸化鉄(III)副産物は貴重であり、さまざまな第二次産業で使用されている。
塩酸 利用
酸洗浄に使用されるのと同様に、塩酸は多くの金属、金属酸化物、金属炭酸塩を溶解するために使用される。 変換は、多くの場合、以下のような簡略化された方程式で表される。
これらの過程は、分析またはさらなる生産のための金属塩化物の生産に使用される。
塩酸は、溶液の酸度 (pH) を調整するために使用できる。
純度が要求される業界 (食品、医薬品、飲料水) では、高品質の塩酸を使用して経路の水流のpHを制御している。純度の要求の少ない業界、廃水流の中和やプールのpHの制御などには、技術的な品質の塩酸で十分である。
イオン交換樹脂の再生には高品質の塩酸が使用される。陽イオン交換は、水溶液からNa+やCa2+などのイオンを除去し、脱塩水を生成するために広く使用されている。酸は、樹脂から陽イオンを洗い流すために使用される。Na+はH+に、Ca2+は2 H+に置き換わる。
イオン交換体と純水は、すべての化学産業、飲料水生産、および多くの食品産業で使用されている。
塩酸 利用
化学における6つの一般的な強無機酸のうち、塩酸は、酸化還元反応の干渉を受ける可能性が最も低い一価の酸である。また、取り扱うのに最も危険性の低い強酸の1つである。 酸度が高いにもかかわらず、反応性がなく、毒性のない塩化物イオンで構成されている。中程度の濃度の塩酸溶液は、保管時に非常に安定しており、長期間にわたってその濃度が保たれる。これらの特性に加えて、純粋な試薬として利用できるため、塩酸は優れた酸性化試薬になる。それに加えて費用があまりかからない。
塩酸は、塩基の量を決定するための滴定をするときによく選択される酸である。より明確な滴定の終点が生じる強酸の滴定剤を用いることによって、より正確な結果を得られる。共沸、または定沸点塩酸 (約20.2%) は、定量分析の主要な標準物質として使用できるが、正確な濃度は、調製時の気圧によって異なる。
塩酸は、皮革加工、家庭用掃除、ビル建設など、小規模な用途に多く使用されている。油井の岩石層に塩酸を注入し、岩石の一部を溶解し、大孔径構造を作成することにより、石油生産を促進することができる。油井の酸性化は、北海の石油生産業界では一般的なプロセスである。
塩酸は、炭酸カルシウムを溶解するために使用されてきた。例としては、やかんの被膜除去や煉瓦のモルタルの洗浄などがある。煉瓦造りの壁で使用する場合、モルタルとの反応は、以下の式のように酸がすべて変換されて塩化カルシウム、二酸化炭素、および水が生成されるまで続く。
塩酸を含む多くの化学反応は、食品、食品成分、および食品添加物の製造に関与している。典型的な製品には、アスパルテーム、フルクトース、クエン酸、リシン、食品増強剤としての加水分解植物性タンパク質、およびゼラチン製造が含まれている。食品等級の (超高純度) 塩酸は、最終製品に必要なときに使用される。
塩酸 生物における存在
胃酸は胃の主要な分泌物の1つである。その主成分は塩酸で、それによって胃の内容物はpH1から2に酸性化されている。塩化物イオン (Cl−) と水素イオン (H+) は、胃粘膜の壁細胞によって胃底部の胃底領域に別々に分泌され、胃管腔に入る前に小管と呼ばれる分泌ネットワークに分泌される。
胃酸は微生物に対する防壁として働くことで感染を防いだり、食物を消化したりするのに重要である。その低いpHによってタンパク質が変性され、それによってペプシンなどの消化酵素による分解を受けやすくなっている。 低pH環境ではまた、酵素前駆体であるペプシノーゲンが自己切断によって活性酵素であるペプシンに活性化される。粥状液の塩酸塩は胃を出た後、十二指腸で炭酸水素塩によって中和される。
胃自体は、厚い粘液層の分泌と、セクレチンによって誘発される炭酸水素ナトリウムによる緩衝作用によって、強酸から保護されている。これらのメカニズムの欠陥によって、胸やけまたは消化性潰瘍を発症する可能性がある。抗ヒスタミン薬とプロトンポンプ阻害薬などの医薬品は胃での酸の生成を阻害する可能性があり、また制酸薬は過剰に存在する酸を中和するために使用される。
塩酸 安全性
塩酸は強酸であるため、生体組織や多くの物質に対して腐食性があるが、ゴムに対しては腐食性がない。 通常、濃縮溶液を取り扱う場合は、ゴム製の保護手袋と関連する保護具が使用される。
塩酸は、ヘロイン、コカイン、およびメタンフェタミンの生産に使用されているため、1988年の麻薬および向精神薬の違法取引に対する国連条約の下で表IIの前駆体として表記されている。
硫酸
硫酸（りゅうさん、英: sulfuric acid、独: Schwefelsäure）は、硫黄、酸素、水素の元素からなる鉱酸である。緑礬油（りょくばんゆ）、ビトリオール油としても知られている。分子式はH2SO4 で、無色、無臭の粘性のある液体で、水と混和する。
純粋な硫酸は、水蒸気との親和性が高いため自然界には存在せず、空気中の水蒸気を容易に吸収する吸湿性がある。濃硫酸は、強力な脱水作用を持つ酸化剤であるため、岩石や金属などの他の物質に対して強い腐食性を示す。五酸化二リンは例外的に酸の脱水性の影響を受けず、逆に硫酸を脱水して三酸化硫黄になる。硫酸を水に加えるとかなりの熱が発生する。逆に硫酸に水を加えて溶液を沸騰させると、その際に高温の酸が飛散する可能性があるため、そのような手順は行わない方がよい。硫酸が体組織に接触すると、重度の酸性化学熱傷や、脱水症状による二次熱傷を引き起こす可能性がある。希硫酸は、酸化作用や脱水作用がないため危険性はかなり低いが、酸性であるため取り扱いには注意が必要である。
硫酸
硫酸は非常に重要な汎用化学品であり、硫酸の生産量はその国の工業力を示す良い指標となる。硫酸は、接触法、湿式硫酸法、鉛室法など、さまざまな方法で広く生産されている。肥料製造に最もよく使われているが、鉱物処理、石油精製、廃水処理、化学合成にも重要である。また、家庭用の酸性排水処理剤、鉛蓄電池の電解質、化合物の脱水、各種洗浄剤など、最終的な用途は多岐にわたっている。硫酸は、三酸化硫黄を水に溶かすことで得られる。
硫酸 化学的性質
硫酸は三酸化硫黄 (SO3) を水と反応させて得られる、やや粘性のある酸性の液体である。
塩酸などとは異なり不揮発性であるため、濃度の低い硫酸であっても水分が蒸発すると濃縮されるので、衣服に付いた場合などは、そのまま放置すると穴が開く危険性があり、また、皮膚に付いたものを放置すると、火傷をする恐れがある。
水分子との強い親和力により吸湿性と強い脱水作用があり、有機化合物から水素と酸素を水分子の形で引き抜く。ショ糖に濃硫酸をかけると炭化したり、濃硫酸が皮膚に付くと火傷を起こすのは、この脱水作用と発熱およびプロトン化能力のためである。
硫酸の水和熱は極めて大きく第一水和エンタルピー変化は以下の通りである。
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また硫酸の溶解エンタルピー変化は以下の通りである。
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このため濃硫酸を希釈する場合は、発熱に注意しながら、撹拌しながら水の側に濃硫酸を少しずつゆっくりと加えていかなければならない（塩酸や硝酸など他の強酸類も同様）。
硫酸を水に溶かすと発熱するが、氷と混ぜると多くの水溶性化合物に見られるように、逆に寒剤ともなり得る。
金属と反応させた場合の挙動は、金属の種類のほか、硫酸の濃度と温度に依存する。例えば濃度と温度がいずれも高い熱濃硫酸では、酸化力が高くなる。
硫酸 化学的性質
反応生成物も変化に富む。一般には、水素 (H2)、硫化水素 (H2S)、硫黄 (S)、二酸化硫黄 (SO2)、金属の硫化物、硫酸塩が生成される。
希硫酸は水素よりイオン化傾向の大きな金属と反応し水素を発生させる。ただし、鉛は表面に不溶性の硫酸鉛を生じ反応が進行しない。スズ、ニッケルなどとの反応も極めて遅い。亜鉛との反応は実験室で手軽に水素ガスを発生させる方法として用いられる。
濃硫酸を加熱したものを熱濃硫酸（ねつのうりゅうさん）という。290℃以上では濃硫酸は水と三酸化硫黄に分解し、三酸化硫黄は酸化力を持ち、これ以下の温度でも平衡混合物として三酸化硫黄が存在する。そのため熱濃硫酸には強い酸化力があり、酸化剤として用いられる。イオン化傾向の小さい銅や銀などとも反応する。また炭素、硫黄などの非金属とも反応する。
例えば熱濃硫酸と銀との化学反応式は以下のようになる。
熱濃硫酸は芳香族化合物などの有機物とスルホン化反応を起こす（ただし発煙硫酸を使う方法のほうが一般的である）。これは平衡生成物として僅かに存在しているSO₃による求電子置換反応である。この反応により生成するスルホン酸（RSO3H）は1価の強酸である。
硫酸 化学的性質
濃硝酸と濃硫酸を混合した混酸は、有機物とニトロ化反応を起こし、グリセリンなどアルコールと反応して硝酸エステルを生成する。これも強酸性媒体である濃硫酸中で硝酸がプロトン化を受け続いて脱水した結果生成したニトロイルイオン（nitryl / NO+2）による求電子置換反応である。
純硫酸は濃硫酸に計算量の三酸化硫黄または発煙硫酸を反応させて得られるが、これを加熱するとやはり290 ℃以上で分解が始まり、さらに加熱により98.33%の水溶液となり、沸点338 ℃の共沸混合物となる。
濃硫酸、とくに100%の純硫酸であっても分子性の液体としては比較的高度に電離しており、水素イオン（実際にはH3SO+4）は10-2 mol kg−1程度生成し、また溶媒としての硫酸は溶質にプロトン（水素イオン）を供与する力が非常に強くハメットの酸度関数ではH0 = −11.94を示す。しかし酸度関数も濃度により変化する。
プロトン性極性溶媒である純硫酸には自己解離および縮合などの平衡が存在し10 ℃の平衡定数は以下の通りである。
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硫酸 化学的性質
平衡にある純硫酸中の化学種の濃度はH3SO+4（1.13×10-2 mol kg-1）, HSO−4（1.50×10-2 mol kg-1）, H3O+（8.0×10-3 mol kg-1）, HS2O+7（4.4×10-3 mol kg−1）, H2S2O7（3.6×10-3 mol kg-1）, H2O（1×10-4 mol kg-1）であり、分子性の液体としてはかなり高い電気伝導度を示し、25℃における比電気伝導度は1.044×10-2 Ω-1 cm-1である。
この電気伝導度の値は純硝酸の3.72×10-2 Ω-1 cm-1（25℃）よりは低いものの、フルオロ硫酸の1.085×10-4 Ω-1 cm-1（25℃）、純フッ化水素の1.6×10-6 Ω-1 cm-1（0℃）、および純水の6.40×10-8 Ω-1 cm-1（25℃）よりもはるかに高い。
硫酸は水溶液中では強い二塩基酸として働き、一段目はほぼ完全解離、二段目はやや不完全となる。2価の酸であっても塩基水溶液による水溶液中の中和滴定曲線は1価の強酸と類似の形状を示し第一当量点は現れない。
その酸解離定数（熱力学的定数）は25 ℃において以下の通りである。ここで  は  の活量を表すが、希薄水溶液では質量モル濃度（モル濃度にもほぼ漸近する）に近い。
二段階目の解離に関するエンタルピー変化、ギブスの自由エネルギー変化、エントロピー変化および定圧モル比熱変化は以下の通りである。解離に伴うエントロピーの減少は、イオンの電荷の増加に伴う水和の程度の増加に起因する。
硫酸 物理的性質
濃度98%の硫酸の融点は3 ℃、比重は1.84 (15 ℃) である。204 ℃、98.33%の濃度で水と三酸化硫黄の分圧が等しくなるため、不揮発性ではあるが、温度を上げるだけではこれ以上濃度を高めることはできない。
濃度が薄いほど密度が水に近くなり、濃度が高くなるにつれて密度と粘稠性（粘り気）が増す。硫酸の粘度 (Pa s) は多くの液体で見られるように温度の上昇とともに低下し、常温25 ℃、1気圧では、23.8×10-3であるが、50 ℃で11.7×10-3、100 ℃では4.1×10-3となる。しかし、ヒドロキシ基により強い水素結合が生成されるため、粘度は水の数十倍にもなる。
硫酸溶液の濃度と密度の性質を利用して鉛バッテリー液などでは、液比重計を使用して硫酸溶液の濃度を測定している。
純硫酸の25 ℃における比誘電率は101であり、イオン解離に有利な溶媒であるといえる。
硫酸 工業的製法と実験室的製法
硫酸は二酸化硫黄を酸化し水と反応させることで作ることができる。
酸化の方法は大きく接触法と硝酸法（補足1を参照。）に分かれる。歴史的には窒素酸化物を触媒とする硝酸式（代表的なものは鉛室法）で製造されてきたが、製造できる硫酸の濃度が低く、装置とくに鉛室の鉛に起因する不純物も多くなってしまう。2004年現在、日本国内では、硫酸の工業的製法にはすべて接触法が採用されている。
接触法では、二酸化硫黄を酸化するために五酸化二バナジウムを表面に付着させたペレットやタブレットを用いる（触媒の失活を抑えるための添加物に特色があり、各種触媒が開発された）。固体触媒を使い二酸化硫黄ガスを直接酸化させるため不純物の少ない三酸化硫黄（無水硫酸）が得られる。
三酸化硫黄は水ときわめて激しく反応して（補足2を参照。）、生成物が飛散しやすいため、吸収塔内で反応生成物である三酸化硫黄を濃硫酸に過剰に吸収させて発煙硫酸 (H2SO4·nSO3) とし、これを希硫酸に吸収させて最終製品である濃度が93 %、95 %、98 %の濃硫酸が得られる。
硫酸 工業的製法と実験室的製法
「濃硫酸を作るために濃硫酸を使用する」というのは、一見再帰（無限ループ）に陥っているように見える。しかし実際の工場では、まず過酸化水素を使って少量の濃硫酸を作ってから製造を開始するため、再帰は回避されている。なお、この過酸化水素を用いる製法は、硫酸の実験室的製法である。
得られた濃硫酸はプロセスに戻して三酸化硫黄の溶媒として用いるほかに、原料ガスの脱水にも用いられる。
現在日本国内では銅などの非鉄金属の製錬副産物を二酸化硫黄の原料としている。現在は日本国内では行われてはいないが黄鉄鉱などの焙焼でも得られ、石油の脱硫による回収硫黄も原料となり得る。
補足1: 二酸化硫黄を二酸化窒素により酸化する硝酸法による硫酸製造の反応式。
補足2: 三酸化硫黄は水とは発熱を伴って激しく反応し、硫酸を生じる。その化学反応式を以下に示す。
硫酸 歴史
硫酸を発見した人物として2人の名前が知られている。1人は8世紀のイスラム世界の錬金術師、ジャービル・イブン＝ハイヤーン（ラテン名ゲベルGeber）であり、ミョウバンもしくは緑礬（りょくばん、硫酸鉄(II) 7水和物を主体とする鉱石）を乾留して硫酸を得たとされている。もう1人は9世紀のイスラム社会の医者であり錬金術師であったイプン・ザカリア・アル・ラーズィー (ラテン名ラーゼスRhases) である。緑礬あるいは胆礬（硫酸銅(II)5水和物を主体とする鉱石）を乾留して硫酸を発見した。いずれにせよ乾留の過程で、熱分解によって酸化鉄(III)あるいは酸化銅(II)とともに三酸化硫黄が生じる。これが水を吸って凝縮し、希硫酸が得られた。
この方法は、アルベルトゥス・マグヌスなどによるイスラム文献の翻訳により、ヨーロッパへと伝えられた。このような由来により中世の錬金術師の間では、硫酸は礬油(oleum vitrioli)・礬精(spiritus vitrioli)と呼ばれていた。
14世紀には、ベネディクト会の修道士であり、錬金術学者でもあったバレンティヌス (Basilius Valentinus) が硫黄と硝石を併せて燃焼させると、金属を溶かす性質のある液体（硫酸）が得られることを発見した。
硫酸 歴史
1600年ごろ、オランダ人の発明家コルネリウス・ドレベル (Cornelius Jacobszoon Drebbel) は、熱した硫黄と硝石から当時としては最も効率よく硫酸を回収する方法を確立した。ドレベルの手法は150年後に登場するローバックの鉛室法につながっていった。
17世紀にはドイツの化学者ヨハン・ルドルフ・グラウバー (Johann Rudolph Glauber) がアムステルダムに硫酸工場を設立している。水蒸気を通じながら、硫黄を硝石と一緒に燃やす手法を採った。硝石の分解生成物が硫黄を酸化して三酸化硫黄を作り、三酸化硫黄と水の化合物として硫酸を得ていた。硫酸工場の目的は、硝石と反応させて硝酸を製造するためであった。1654年には食塩に硫酸を反応させて塩酸を発見している。このとき生成する硫酸ナトリウムは彼の名からグラウバー塩とも呼ばれる。
1736年には、イギリスのジョシュア・ウォード (Joshua Ward) が全工程にガラス容器を用い、グラウバーの製法を用いて生産規模を拡大した。
硫酸 歴史
1746年にイギリスの化学技術者ジョン・ローバック (John Roebuck) が反応容器の素材をそれまでのガラスから鉛に変え、鉛室法の基礎を確立した。硫酸の製造コストを大幅に引き下げることができたため、鉛室法の工場はイギリス中に広まった。繊維の漂白剤の製造に硫酸が欠かせなかったことから、17世紀から18世紀当時の産業革命の進展に大いに寄与した。
1793年、フランスの化学者ニコラ・クレマン (Nicolas Clement) とシャルル・デゾルム (Charles Bernard Désormes) が鉛室法を完成した。鉛の容器中で硫黄と硝石に「空気を通じながら」燃焼させたことに特徴がある。クレマンとデゾルムは、1811年にヨウ素を発見した化学工業家ベルナール・クールトアの友人であり、ヨウ素のサンプルの分析を依頼されて発見を再確認し、1813年11月29日にクールトアの業績を公開している。
その後、鉛室の前段階で硫黄を燃焼させ、三酸化硫黄を製造する工程が発明された。
1818年、フランスの物理学者、化学者であるゲイ＝リュサックが鉛室法を改良、1827年には、鉛室で生成した窒素酸化物を回収するため、鉛室の後段に接続するゲイ＝リュサック塔を考案した。1837年にはフランスの硫酸工場に最初の塔が設置されたものの、広範囲には使われなかった。
硫酸 歴史
1859年には、イギリスのジョン・グローバー (John Glover) が回収した不純物を含む硫酸から硝酸を分離するためのグローバー塔を考案した。ゲイ＝リュサック塔はグローバー塔と組み合わせることで真価を発揮し、硝酸法の地位が確立した。これをもって、硫酸製造の工業化が完成されたとされている。硫黄の燃焼室、グローバー塔、鉛室、ゲイ＝リュサック塔を直列に接続し、グローバー塔とゲイ＝リュサック塔の間で硫酸を循環させるシステムができあがった。
1870年代には、鉛室の前後に2種類の塔を備えた硫酸工場がイギリスを中心にヨーロッパ中に広まった。
鉛室法は長い間標準的な製法であったが、白金触媒を用いる接触法が開発され、ついで、1915年にドイツの Badische 社（現・BASF社）が開発した五酸化二バナジウム (V2O5) 触媒を用いる方法（「BASF法」と通称される）に置き換えられていった。
硫酸 日本国内の製造史
国内最初の硫酸製造工場は、1872年5月20日（旧暦明治5年4月14日）、大阪市北区天満にある大阪造幣局に設置された。大阪造幣局創設の翌年である。貨幣に利用する金銀合金の分離精製、および円形（えんぎょう/金属板を貨幣の形に打ち抜いたもの）の洗浄に用いるためである。当時の製造設備は硝酸法の一種である鉛室式であり、製造能力は1日当たり、180キログラムであった。
硝酸法のもう一つの製造方法である接触法の製造設備は日露戦争中である1905年に登場した。設置場所は、神奈川県平塚市にあった平塚海軍火薬廠である。製造能力は1日当たり、3,000キログラムであった。
硫酸 生産
硫酸はさまざまな肥料、繊維、薬品の製造に不可欠である。そのため、硫酸の生産能力は、一国の化学産業の指標となっている。2000年現在の年間生産量では、全世界の9600万トンのうち、中国が2400万トンを占める。次いで、アメリカ合衆国の960万トン、ロシアの830万トン、日本の710万トン、インドの550万トンである。中国とインドは5年間で生産量を約30%伸ばしており、ロシアも成長しているが、日本は微増にとどまり、アメリカ合衆国は減少している。
2016年度日本国内生産量は 6,460,710t、消費量は 762,555t である。
硫酸 用途
硫酸を原料（実際には発煙硫酸と塩化水素から製造したクロロスルホン酸を反応に用いる）に合成される直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム（RC6H4SO3Na）および高級アルコールの硫酸モノエステルのナトリウム塩であるラウリル硫酸ナトリウム（CH3(CH2)11OSO3Na）は合成洗剤、シャンプーおよび歯磨き粉などの界面活性剤として用いられる。多数のスルホ基（-SO3H）を有する高分子は陽イオン交換樹脂として、イオン交換膜および水の精製などに用いられる。酸触媒としてはニトロ化合物製造の反応助剤として重要な役割を持つ。
また安価な強酸であることから希硫酸は、デンプンの糖化による水飴の製造、臭素およびヨウ素の製造、紡績、金属の電解精錬用の電解液としても用いられる。鉛蓄電池の電解液としては濃度約33%（d=1.24 g cm−3）の希硫酸が用いられ、放電に伴い濃度は低下する。
肥料としては硫安、過リン酸石灰の製造原料として大量に消費される。紙を濃硫酸で処理した半透明の薄い紙は硫酸紙と呼ばれ、羊皮紙の代用として用いられる。
硫酸 イオン
硫酸イオン（りゅうさんいおん、sulfate, SO2−4）は主に硫酸およびその化合物の電離、分解などによって生成する2価の陰イオンで硫酸塩結晶中にも存在する、硫黄化合物である。
正四面体型構造で、硫酸ヒドラジン（N₂H₆SO₄）結晶中のS-O結合距離は149pmであり、単結合と二重結合の中間的な長さに相当する。このS-O間の共有結合に関しては、当初はs、p軌道に加えd軌道も混じった混成であるという意見や（これはd軌道のエネルギーの高さから、SF6の場合と同様早期に否定的な意見が出ている）、酸素原子上の非共有電子対のバックドネーション的な効果が提唱されていたものの、実験と理論の両面からの検討により単結合と捉えるのが妥当であることが判明した。なお単なる単結合より結合距離が短い点に関しては、酸素原子と硫黄原子上にそれぞれ−1.5と+4価程度の電荷が存在すること、共有結合そのものも分極が強く電荷にかなりの偏りがあることにより、S-O間に共有結合に加えクーロン力（イオン結合的な力）が働いているためである。
硫酸は強い酸化剤となるため、イオン化傾向の低い金属などにも作用し、硫酸イオンを含む多くの金属の化合物を作る。硫酸イオンより酸素原子が1つ少ないイオン (SO2−3) は亜硫酸イオンと呼ばれる。
硫酸 イオン
金属イオンに対する配位結合は弱いほうであるが、コバルト(III)イオンなどに対してはスルファト錯体（sulfato）を形成する。
海水中にもかなり多量に溶存し、その濃度は2.8 g dm−3、0.029 mol dm−3と陰イオンとしては塩化物イオンに次いで多量に存在する。
硫酸水素イオン（りゅうさんすいそいおん、hydrogensulfate, HSO4−）は硫酸の一段階目の電離により生成し、また硫酸水素塩の結晶中に存在する1価の陰イオンであり、やや歪んだ四面体型構造で、水素原子が結合したO-S結合距離がやや長い。
希硫酸中には硫酸イオンは寧ろ低濃度でしか存在せず陰イオンの多くは硫酸水素イオンとして存在し、硫酸濃度を10−2 mol dm−3程度以下に希釈をして初めて硫酸イオンが主な化学種となる。
たとえばラマンスペクトルによる結果では3.5 mol kg−1 (3.07 mol dm−3)の希硫酸ではHSO4−が2.06 mol dm−3、SO42−が1.01 mol dm−3である。
硫酸 塩
硫酸は製造が安価にできる不揮発性の強酸であるために、種々の硫酸塩が工業製品として製造されている。
硫酸塩は硫酸イオンを含むイオン結晶であり、多くのものは水溶性であるが、アルカリ土類金属塩（CaSO4, SrSO4, BaSO4, RaSO4）、鉛塩（PbSO4）および銀塩(Ag2SO4) は難溶性であり、バリウム塩およびラジウム塩は特に水への溶解度が極めて低い。本来硫酸イオンは無色透明であるが遷移金属イオンを含むものは様々な色を呈する。（記事 硫酸塩も参照のこと）
硫酸水素塩（りゅうさんすいそえん、hydrogensulfate）は硫酸水素イオン（HSO4−）を含むイオン結晶で、水素塩（酸性塩）の一種であり、広義には硫酸塩に含まれる。重硫酸塩（じゅうりゅうさんえん、bisulfate）、酸性硫酸塩（さんせいりゅうさんえん、acid sulfate）などと呼ばれることもあるが正式名称ではない。多くのものが吸湿性で水に易溶であり、水溶液は硫酸水素イオンの電離のため酸性を示す。
硫酸 塩
硫酸水素塩はアルカリ金属塩（MIHSO4）が硫酸塩と硫酸の等モル混合水溶液の濃縮により得られ比較的安定であり、加熱により脱水し二硫酸塩（MI2S2O7）となる。難溶性塩の酸性融解の融剤あるいは白金坩堝などの洗浄に用いられる。
アルカリ土類金属塩、鉛塩（MII(HSO4)2）などは硫酸塩を熱濃硫酸に溶解し冷却すると得られるが、吸湿により硫酸塩と硫酸に分解しやすい。
また硫酸一水和物H2SO4·H2Oは濃硫酸に計算量の水を加えて冷却すると結晶として得られ、融点は8.5℃であり固体（H3O+·HSO4−）はオキソニウムイオンと硫酸水素イオンからなるイオン結晶である。
鉱物学において、硫酸塩からなる鉱物を硫酸塩鉱物（りゅうさんえんこうぶつ、sulfate mineral）という。硫化鉱物の酸化および熱水からの析出などにより生成し、以下のようなものがある。
硫酸 硫酸エステル
硫酸とアルコールとが脱水縮合した構造を持つ誘導体を示す。モノエステル（ROSO2OH）およびジエステル（(RO)2SO2）が存在し、モノエステルは1価の強酸である。
硝酸
硝酸（しょうさん、英: nitric acid、独: Salpetersäure）は窒素のオキソ酸で、化学式 HNO3 で表される。代表的な強酸の1つで、様々な金属と反応して塩を形成する。有機化合物のニトロ化に用いられる。硝酸は消防法第2条第7項及び別表第一第6類3号により危険物第6類に指定され、硝酸を 10 % 以上含有する溶液は医薬用外劇物にも指定されている。
濃硝酸に二酸化窒素、四酸化二窒素を溶かしたものは発煙硝酸、赤煙硝酸と呼ばれ、さらに強力な酸化力を持つ。その強力な酸化力を利用してロケットエンジンの酸化剤や推進剤として用いられる。
硝酸 概要
五酸化二窒素（無水硝酸、N2O5）を水に溶かすと得られる、一価の強酸性の液体で、金属と反応して硝酸塩（水に可溶）を作る。任意の割合で水に溶け、通常「硝酸」という場合には水溶液を指す。
濃度の低い硝酸を希硝酸という。市販の濃硝酸は 60 %（d = 1.360 g cm-3, 13.0 mol dm-3）あるいは 70 % (d = 1.406 g cm-3, 15.6 mol dm−3) の水溶液が普通である。69.8 % の水溶液は共沸混合物となり 123 ℃で沸騰する。
濃硝酸と濃硫酸の混合物である混酸を用いたニトロ化合物の合成などから爆薬が作られ、他にも染料、肥料などの製造に用いる。
硝酸 化学的性質
強酸化剤で、木炭の粉末とともに熱すれば木炭は酸化されて二酸化炭素となる。
二酸化窒素や四酸化二窒素を吸収させて発煙硝酸や赤煙硝酸とし、ロケットエンジンの推進剤の酸化剤として用いられる。有機系の燃料と混合するだけで点火する。
硝酸に触れるとキサントプロテイン反応によって皮膚が黄変する。
光に弱く、長時間光を浴び続けると分解し黄色を帯びる。
そのため褐色瓶中で保管する。
希塩酸とは異なり、酸化作用により希硝酸であっても水素よりイオン化傾向の小さい金属を溶かすことが可能である。白金、金を溶かすことはできないが、濃硝酸と濃塩酸を混ぜて王水を作ることにより、これらの金属も溶かすことが可能になる。また、アルミニウム、クロムおよび鉄などは濃硝酸中で表面に酸化皮膜を形成し不動態が形成されるため反応が進行しない。
極めて薄い硝酸水溶液の場合、マグネシウムは初期において水素ガスを発生する。
しかし、希硝酸中であっても亜鉛などの比較的イオン化傾向の大きな金属は硝酸イオンをアンモニウムイオンまで還元する。
また希硝酸はよりイオン化傾向の小さな金属の場合は主に一酸化窒素を発生する。
硝酸 化学的性質
濃硝酸では二酸化窒素の発生が主反応となり、発熱により反応は次第に激しくなる。
硝酸は硫酸中では塩基として挙動しプロトン化を受け、脱水によりニトロイルイオン (nitroyl / NO2+) を生成する。濃硝酸と濃硫酸を混合した混酸中では以下のような化学平衡が成立している。
このニトロイルイオンが芳香族化合物などに対し求電子置換反応を起こしニトロ化が進行する。
純粋な遊離酸も 0 ℃で硝酸カリウムと純硫酸を反応させ、真空蒸留により単離することが可能である。
しかし不安定であり光反応などにより分解し、二酸化窒素などを発生させる。
純硝酸は遊離酸として知られているものの中ではもっとも強く自己解離し、さらに生成するリオニウムイオンは脱水されニトロイルイオンとなり、その平衡定数は 25 ℃ で以下のようである
高い電気伝導度を示し、25 ℃ における比電気伝導度は 3.72 × 10−2 Ω−1 cm−1 であり、純硫酸よりさらに高い。
また、純硝酸のハメットの酸度関数は H 0 = − 6.3 であり純硫酸などに比べるとかなり酸性度は低い。
硝酸 化学的性質
硝酸の第一水和エンタルピー変化および溶解エンタルピー変化は以下の通りであり、過塩素酸および硫酸などより発熱量は少ない。
硝酸は水溶液中では強酸として挙動し、0.1 mol/dm3 程度の水溶液ではほぼ完全に解離し塩酸および過塩素酸などと電離度に大きな差は認められないが、濃厚溶液ではこれらの酸との電離度に差が認められ、2 - 4 mol/dm3 溶液については糖転化の触媒作用についてこれらより弱いことが示され、非解離の硝酸分子が存在することが示されている。
濃厚溶液中における非解離の硝酸分子の濃度とデバイ-ヒュッケルの拡張理論などから硝酸の酸解離定数は K = 21 (pKa = −1.32) と求められ、またメタノール中 (pKa = 3.2) の値より水中では pKa = −1.8 とする推定値もある。
また、水溶液中の解離に関する熱力学的な数値も報告されており、そのギブスの自由エネルギー変化によればpKa = −1.44である。
硝酸 歴史
8世紀のアラビアの科学者ジャービル・イブン＝ハイヤーンによって緑礬 FeSO4・7H2O または明礬 KAl(SO4)2・12H2O と硝石 KNO3 とを混ぜて蒸留によって合成されることが発見された。17世紀にはいってヨハン・ルドルフ・グラウバーがこれを改良し、硫酸と硝石との混合物を蒸留し、純粋な硝酸を作っている。銅・銀などをも溶かし金属に対する作用は硫酸よりも強いということから、強い水という意味のラテン語をとり aqua fortis と呼ばれた。イギリスでは硝石の精という意味の spirit of nitre ともいわれていた。硝酸という言葉は1789年にアントワーヌ・ラヴォアジエによってフランス語で acide nitrique と命名されて以来用いられるようになった。
硝酸 工業的製法
2016年度日本国内生産量は 363,308 t、消費量は 213,080 t である（98%換算）
。ヴィルヘルム・オストヴァルト考案のオストワルト法（アンモニア酸化法とも）による生産が一般的である。
アンモニアを白金触媒の存在下で 900 ℃ 程度に加熱すると一酸化窒素が得られる。この反応においては触媒とアンモニアの接触時間が重要であり、接触時間が長いとアンモニアと一酸化窒素とが反応して窒素が生成されてしまう。触媒にはこのほかに CuO-MnO2 系や、Fe2O3-Bi2O3 系などの金属酸化物触媒も、かつては用いられたことがあったが、触媒活性で劣っていたり、反応中に触媒が微粉化してしまうため、現在では、白金に 10 % ほどのロジウムを加えた金網状の触媒が用いられている。白金-ロジウム触媒を用いた際には反応温度 800 °C、接触時間 0.001 秒の反応条件で一酸化窒素への転化が起こり、その収率は 95 – 98 % である。そのほかに粘土によっても酸化に成功した事例もあるが、収率は半分以下である。