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酢(エタン酸を含む)と塩基である重炭酸ナトリウムをすでに混合している場合は、酸塩基中和反応が見られます。重炭酸塩と酢のように、硫酸が塩基と混合されると、2つは中和します。この種の反応は化学的に中和と呼ばれます。
特徴
化学者は酸と塩基を3つの異なる方法で定義しますが、最も有用でよく知られている定義は、塩基が水素イオンを受け取る間に水素イオンを放出する物質として酸を説明しています。強酸はイオンの寄付に適し、硫酸は間違いなく強酸です。次に、水に入れると、ほぼ完全に脱プロトン化されます。実際には、すべての酸分子が2つの水素イオンを提供します。寄付されたイオンは、水分子によって捕獲され、帯電すると、ヒドロニウム分子になります。ヒドロニウムイオンの式はH30 +です。
反応
塩基性溶液またはアルカリ性溶液を硫酸に加えると、反応して中和します。塩基は、帯電した水分子から水素イオンを除去し、高濃度の水酸化物イオンを放出します。これらは、ヒドロニウムと一緒に反応して、より多くの水と塩の分子(酸塩基反応の生成物)を形成します。硫酸は強いので、2つのことが起こります。水酸化カリウムなどの塩基も強い場合、得られる塩(たとえば、硫酸カリウム)は中性になります。つまり、酸性でも塩基性でもありません。一方、塩基がアンモニアなどの弱い場合、得られる塩は酸性になり、弱酸(硫酸アンモニウムなど)として機能します。塩には供与可能な2つの水素イオンがあるため、1分子の硫酸は2分子の水酸化ナトリウムなどの塩基を中和できることに注意することが重要です。
硫酸と重炭酸ナトリウム
重炭酸ナトリウムは、細胞やバッテリーからの酸の流出を中和するために、または実験室でしばしば使用されるため、硫酸と重炭酸塩との反応は、マイナーな後退をもたらす一般的な例です。重炭酸塩は硫酸溶液と接触すると、水素イオンを受け入れて炭酸になり、分解して水と二酸化炭素を放出します。しかし、硫酸と重炭酸塩が反応すると、炭酸の濃度が急速に蓄積され、二酸化炭素の生成が促進されます。二酸化炭素が溶液から逃げると、沸騰する泡の塊が形成されます。この反応はルシャトリエの原理の簡単な説明です。濃度の変化が動的バランスを変えると、システムはそのバランスを回復するために反応します。
別の例
硫酸と炭酸カルシウムの間の反応は、重炭酸塩との反応にいくらか似ています-二酸化炭素は泡の形で出て、生成される塩は硫酸カルシウムです。硫酸と水酸化ナトリウムなどの強塩基を反応させると硫酸ナトリウムが生成され、硫酸と酸化銅を反応させると硫酸銅(II)と呼ばれる青色の化合物が生成されます。硫酸は非常に強いので、硝酸に水素イオンを入れてニトロニウムイオンを形成することさえできます。この反応は、世界で最も有名な爆発物の1つであるトリニトロトルエンまたはTNTの製造に使用されます。