化学

これで「塩基」はバッチリ!3つの定義と分類や検出方法を未来の科学者ライターが解説

よぉ、桜木建二だ。塩基(えんき)とは、一般的には「酸を中和する能力のある化合物,または水溶液中で水酸化物イオンを生成する化合物」を意味する用語だ。

だが、何種類かの塩基の定義が存在するため、分かりづらいと思っているヤツも多いはずだ。それは、歴史の中で、塩基の概念は拡大をともないながら、何度も定義が考え直されてきたからなんだが、今日は、この分かりづらい塩基について解説してもらうため、実験大好き未来の科学者ライターHaruを呼んだぞ。

お前ら、しっかり聞いておけよ!

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Haru

化学グランプリに挑戦した経験もある、実験が大好きな学生ライター。子どもの頃、元素周期表をポケモンと一緒に覚えてから、物質を見ると化学式が一緒に見えてくる生活を送っている。アインシュタインとニュートンを尊敬しており、彼らの偉業や化学の面白さを分かりやすく伝えていきたい。将来は研究員になって実験を生業とするのが夢。

塩基の3つの定義とは

「塩基」と聞くと水酸化ナトリウムのほか、重曹やアンモニアなどを思い浮かべる人が多いでしょう。

桜木先生がおっしゃったように、塩基の定義はいくつか存在します。それぞれの定義を具体例とともに見ていきましょう。

1.アレニウスの定義

アレニウスの定義は最もシンプルな酸・塩基の定義です。この定義では、塩基とは「水に溶解して水酸化物イオンを放出する物質」と定義されます。

例えば水酸化ナトリウムは、水に溶けるとナトリウムイオンと水酸化物イオンに分かれるのですが、この現象を「電離」と呼ぶので覚えておきましょう。

水酸化ナトリウムは、この電離によって水酸化物イオンを放出しているので、アレニウスのいう塩基の定義を満たし、他にも、アンモニアも塩基の一つです。

アンモニア自体には水酸化物イオンは含まれていませんが、水と反応してアンモニウムイオンと水酸化物イオンを放出します。

ここでも水酸化物イオンが放出されているので、アンモニアも塩基と定義できるのです。

2.ブレンステッド・ローリーの定義

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Cdang投稿者自身による作品, パブリック・ドメイン, リンクによる

ブレンステッド・ローリーの定義では、酸と塩基を「水素イオンの授受」によって定義します。

ある化学反応において水素イオンを与える物質が酸、受け取る物質が塩基です。例えば塩酸にアンモニアを吸収させると、塩化アンモニウムが生成されます。

ここで注目して頂きたいのは、アンモニアの変化です。

アンモニアはこの反応で水素イオンを得てアンモニウムイオンになっており、つまり水素イオンの授受がおこなわれたことが分かります。

ここで塩酸はアンモニアに水素イオンを与えているので、酸であり、アンモニアは水素イオンを得ているので、塩基であるとの定義が可能です。

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ところで、ブレンステッド・ローリーは、「アレニウスの定義」があるのに、なぜ新しい定義を作ったんだ?

image by Study-Z編集部

ブレンステッド・ローリーによる再定義とは

それは、水溶液中で水素イオンや水酸化物イオンを放出しない物質を酸、あるいは塩基としてとらえることが可能になるからで、例えば水は、酸でも塩基でもない、中性だと考える人が多いと思いますが、ブレンステッド・ローリーの定義を用いれば水も定義が可能です。

ここで、上図「塩化水素を水に溶かしたときの反応」を見てみましょう。

式を見ればわかるように、塩化水素は水に水素イオンを与えて塩化物イオンに、水は塩化水素から水素イオンを受け取ってオキソニウムイオンに変化しており、つまり、この反応では水は塩基と定義されます。

次にアンモニアとの反応ですが、この反応では水はアンモニアに水素イオンを与えており、要するにさっきは塩基だった水が、この反応では酸と定義されているのです。

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