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酸と塩基(アルカリ)

この節での特訓内容
1.イオン
2.酸と塩基(アルカリ)
3.中和と塩(塩)
4.水素イオン指数(pH)

酸や塩基(アルカリ)は、酸性雨やアルカリ乾電池など日常生活でもよく耳にすることであろう。
ここでは実際に酸やアルカリがどのようなものであるかを特訓する。
特にこの節で重要となる事項は酸・塩基の定義と水素イオン指数だ。
イオンを含む難しい化学反応式は覚える必要はない。
では特訓開始。


1.イオン

イオンとは:

正または負の電荷を帯びた原子・原子団のこと。

なんのこっちゃ?なので下図で原子のイオン化について説明する。
1.原子のイメージ(原子本来の姿)

原子は本来「+」の電気を帯びた陽子と「-」の電気を帯びた電子で構成されている(すべての原子で共通)。
そしてその陽子と電子の数が同一なのでプラスマイナス0ということになり、最初原子は電気的に+でも-でもなく「中性」になっている。

2.原子がイオン化するイメージ

上図のように、陽子数と電子数のバランスが崩れることで生じる「+」または「-」の電荷を帯びた状態の原子のことを「イオン」というのだ。



陽イオン

水素イオン(H⁺)・リチウムイオン(LI⁺)・ナトリウムイオン(Na⁺)など、正の電荷を持つイオン。「」で表示。

陰イオン:

水酸化物イオン(OH⁻)・塩化物イオン(Cl⁻)・フッ化物イオン(F⁻)など、負の電荷を持つイオン。「」で表示。

以上、イオン化について簡単に説明をしたが危険物取扱者試験ではイオン化の深い知識は 必要ない。
イオンをイメージするための参考程度に読み流すがよい。



2.酸と塩基(アルカリ)

とは:

○水に溶けると電離し、水素イオン(H⁺)を生じる物質。

○他の物質に水素イオンを与える物質。

水溶液は酸性を表す。
例)塩酸(HCl)を水に溶かすと、HCl → H⁺ + Cl⁻となり、塩酸が2つのイオン(電荷を帯びた原子)に分離する。

そして分離したものの中に「H⁺」が存在するので、その水溶液は酸性になる。

塩基(アルカリ)とは:

○水に溶けると電離し、水酸化物イオン(OH⁻)を生じる物質。

○他の物質から水酸化物イオンを受け取る物質。

水溶液は塩基性(アルカリ性)を表す。
例)水酸化ナトリウムを水に溶かすと、NaOH → Na⁺ + OH⁻となり、水酸化ナトリウムが2つのイオンに分離する。

そして分離したものの中に「OH⁻」が存在するので、その水溶液は塩基性となる。

3.中和と塩(えん)

中和とは:

○酸と塩基(アルカリ)のそれぞれの水溶液を混ぜたときに「水と塩」が生成される反応。

○一般に中和反応は必ず「水と塩」が生成される。
例)酸性と塩基性は先の例で説明したが、では塩酸と水酸化ナトリウムを混ぜるとどうなるか。

HCl(塩酸) + NaOH(水酸化ナトリウム) → NaCl(塩) + H2O(水)となり、イオン化されず「中性」となる。

イオンが存在しないということはそれぞれの原子が中性の状態を保っているのだ。

4.水素イオン指数(pH)※pHはペーハーもしくはそのままpHと読む。

溶液の酸性や塩基性の強弱を数値で示したものを水素イオン指数(pH)という。

数値は0~14までありpH7が真中で中性になる。

下図は水素イオン指数イメージ。

水素イオン指数イメージ

単純に酸性か塩基(アルカリ)性かを判別するためには「リトマス紙」を使用する。

 ○青色のリトマス紙が赤色に変化する場合 → 酸性

 ○赤色のリトマス紙が青色に変化する場合 → 塩基性(アルカリ性)



教官から一言
この節ではイオンおよび酸と塩基などについての特訓をしたが、それぞれの言葉の意味を理解することが重要なのは先に述べた通りだ。

「酸は水に溶けると水素イオン「H」が生じ、その水溶液は酸性になる」

「塩基は水に溶けると水酸化物イオン「OH」を生じ、その水溶液は塩基性となる」

「酸と塩基を混ぜれば中和され「塩と水」が生じ、その水溶液は中性となる」
というのを覚えれば酸と塩基については十分である。

水素イオン指数はpH7を中心に酸性・中性・塩基性を覚えれば十分である。
イオンの深い知識を習得したいのであれば危険物取扱者試験合格後に化学の専門サイトや参考書で勉強するがよいぞ。


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本試験要点チェック ~理解度を確認するのだ~

酸と塩基(アルカリ)について、以下の質問(または空欄)に答えよ。答えは問題文をクリック

正または負の電荷を帯びた原子・原子団のことを[ ]という。

正または負の電荷を帯びた原子・原子団のことをイオンという。

水素イオン(H⁺)・リチウムイオン(LI⁺)など、プラスの電荷を帯びたイオンのことを[ ]イオンという。

水素イオン(H⁺)・リチウムイオン(LI⁺)など、プラスの電荷を帯びたイオンのことをイオンという

水酸化物イオン(OH⁻)・塩化物イオン(Cl⁻)など、マイナスの電荷を帯びたイオンのことを[ ]イオンという。

水酸化物イオン(OH⁻)・塩化物イオン(Cl⁻)など、マイナスの電荷を帯びたイオンのことをイオンという

酸は水に溶けると電離する。そのとき生じる物質は[ ]である。

酸は水に溶けると電離する。
そのとき生じる物質は水素イオンH⁺)である

※塩酸を水に溶かすとHCl→H⁺+Cl⁻となる。H⁺が存在するのでその水溶液は酸性となる。

塩基(アルカリ)は水に溶けると電離する。そのときに生じる物質は[ ]である。

塩基(アルカリ)は水に溶けると電離する。
そのときに生じる物質は水酸化物イオンOH⁻)である

※水酸化ナトリウムを水に溶かすとNaOH→Na⁺+OH⁻となる。OH⁻が存在するのでその水溶性は塩基(アルカリ)性となる。

中和とは、酸と塩基が混ざってイオンを生じない反応である。そのとき[ ]と[ ]が生成される。

塩(えん)が生成される

※塩酸と水酸化ナトリウムを水に溶かすとHCl+NaOH→NaCl(塩)+HO(水)となる。
塩と水が生成されるがイオンは存在しない。

溶液の酸性や塩基性の強弱を数値で示したものを[ ]という。

水素イオン指数(pH)という。

水素イオン指数(pH)で中性を表す数値は[ ]である。

水素イオン指数(pH)で中性を表す数値はである

水素イオン指数(pH)で7より小さい数値は[ ]性となる。

水素イオン指数(pH)で7より小さい数値は酸性となる

ある物質に赤色のリトマス紙で反応を確認したら青色に変化した。この物質は[ ]性である。

塩基(アルカリ)性である