中和 (化学)
酸-アルカリ反応は、酸-塩基反応の特別な場合と考えられる中和反応である。ここで、用いられた塩基はアルカリ(塩基の中でも特に水に溶け易いものをアルカリと呼ぶ)でもある。酸がアルカリと反応すると、金属塩と水が生成する。
一般的に、酸-アルカリ反応は、反応に関与しないイオンを省略して次のように単純化される。
OH − ( aq ) + H + ( aq ) ⟶ H 2 O {\displaystyle {\ce {OH^{-}(aq)\ + H^{+}(aq) -> H2O}}}
酸は、一般的に水素イオン (H) を含むか、溶液中で生じる物質である。塩酸 (HCl) や硫酸 (H2SO4) 等がよく知られている。水中では、これらは次のようにイオンに解離する。
HCl ⟶ H + ( aq ) + Cl − ( aq ) {\displaystyle {\ce {HCl -> H^{+}(aq)\ + Cl^{-}(aq)}}}
H 2 SO 4 ⟶ H + ( aq ) + HSO 4 − ( aq ) {\displaystyle {\ce {H2SO4 -> H^{+}(aq)\ + HSO4^{-}(aq)}}}
アルカリは、周期表の1族か2族の金属(アルカリ金属かアルカリ土類金属)を含む塩基である。アルカリは、「水溶性の塩基」として定義される。一般的に、塩基は、水酸化物イオン (OH) を含むか、溶液中で生じる物質である。
CH 3 COO − + H 2 O ↽ − − ⇀ CH 3 COOH + OH − {\displaystyle {\ce {CH3COO^-\ + H2O <=> CH3COOH\ + OH^-}}}
従って、生成物の溶液は塩基性となる。
弱塩基と強酸の中和の場合、生成物のpHは7よりも小さくなる。例えば、弱塩基CNと強酸HClは、反応してClとシアン化水素酸HCNを生じる。
CN − + HCl ⟶ Cl − + HCN {\displaystyle {\ce {{CN^{-}}+HCl->{Cl^{-}}+HCN}}}
Clは反応に関与しないイオンである。しかし、シアン化水素酸は弱酸であり、水を加水分解してH3Oイオンを生成する。
HCN + H 2 O ↽ − − ⇀ CN − + H 3 O + {\displaystyle {\ce {{HCN}+H2O<=>{CN^{-}}+H3O^{+}}}}
従って、生成物の溶液は酸性となる。
弱酸と弱塩基の中和の場合、生成物のpHは、反応物の酸と塩基の相対強さに依存する。