第25章 酸と塩基・pH
酸と塩基の性質、中和の計算、pHの意味。設備の腐食や薬品の取扱いともつながる基礎。
1. 酸の性質
酸 … 水に溶けて水素イオン（H⁺）を出す物質
例：塩酸（HCl）、硫酸（H₂SO₄）、硝酸（HNO₃）、酢酸（CH₃COOH）
酸性の水溶液の性質
・すっぱい味がする（なめて確かめてはいけません）
・青色リトマス紙を赤色に変える
・塩酸や希硫酸は、亜鉛や鉄などの金属と反応して水素を発生する
ビルの非常用電源などで使われる鉛蓄電池の液は、希硫酸です。酸は金属を腐食させるので、配管やタンクの腐食・漏れの原因にもなります。
2. 塩基の性質
塩基 … 水に溶けて水酸化物イオン（OH⁻）を出す物質（水に溶けやすい塩基を「アルカリ」ともいいます）
例：水酸化ナトリウム（NaOH）、水酸化カリウム（KOH）、水酸化カルシウム（Ca(OH)₂）、アンモニア（NH₃）
塩基性の水溶液の性質
・赤色リトマス紙を青色に変える
・フェノールフタレイン溶液を赤色（赤紫色）に変える
・皮膚のたんぱく質をおかすので、ぬるぬるした感じがする（さわってはいけません）
BTB溶液は、酸性で黄色、中性で緑色、塩基性で青色になります。
3. 強い・弱いと価数
水に溶けたとき、ほとんどすべてが電離（イオンに分かれる）するものを「強い」、一部しか電離しないものを「弱い」といいます。
・強酸：塩酸、硫酸、硝酸 弱酸：酢酸、炭酸
・強塩基：水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム 弱塩基：アンモニア
1つの分子から出せるH⁺やOH⁻の数を価数といいます。
・HCl、HNO₃、CH₃COOH … 1価の酸
・H₂SO₄ … 2価の酸
・NaOH … 1価の塩基、Ca(OH)₂ … 2価の塩基
強い・弱いは価数とは関係ありません（酢酸は1価だが弱酸）。
4. 中和
酸と塩基が反応して、たがいの性質を打ち消し合うことを中和といいます。中和では塩と水ができ、熱が出ます（中和熱・発熱反応）。
HCl ＋ NaOH → NaCl ＋ H₂O
ちょうど中和するとき、酸が出すH⁺の数と、塩基が出すOH⁻の数が等しくなります。
酸の価数 × 酸の濃度 × 酸の体積 ＝ 塩基の価数 × 塩基の濃度 × 塩基の体積
例：0.1mol/Lの硫酸（2価）20mLをちょうど中和する、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム（1価）の量は
2 × 0.1 × 20 ＝ 1 × 0.1 × V → V ＝ 40mL。
注意：ちょうど中和した水溶液が、いつも中性になるとは限りません（弱酸と強塩基なら弱い塩基性、強酸と弱塩基なら弱い酸性になります）。
5. pH（水素イオン指数）
水溶液の酸性・塩基性の強さを、0〜14ぐらいの数字で表したものがpHです（25℃のとき）。
・pH＜7 … 酸性 pH＝7 … 中性 pH＞7 … 塩基性
・pHが小さいほど酸性が強く、大きいほど塩基性が強い
・pHが1小さくなると、水素イオンの濃度は10倍になる
（pH3はpH5より水素イオン濃度が100倍）
強酸の水溶液なら、水素イオン濃度から求められます。
・0.1mol/Lの塩酸 → [H⁺]＝10⁻¹mol/L → pH1
・これを水で10倍にうすめる → [H⁺]＝10⁻²mol/L → pH2
酸や塩基を水でうすめても、pHは7に近づくだけで、酸性の液が塩基性になることはありません。
POINT
6. ここだけは覚える
・酸＝H⁺を出す、青リトマス→赤。塩基＝OH⁻を出す、赤リトマス→青、フェノールフタレイン→赤
・強酸（塩酸・硫酸・硝酸）、弱酸（酢酸）、強塩基（水酸化ナトリウム）、弱塩基（アンモニア）
・中和：酸＋塩基 → 塩＋水、発熱する
・中和の計算：価数 × 濃度 × 体積 が等しい
・pH7が中性、小さいほど酸性。pHが1ちがうと[H⁺]は10倍