濃硫酸は弱酸なんでしょうか？

濃硫酸は弱酸なんでしょうか？

No.13 回答者： usokoku 回答日時： 2010/06/21 17:16

７番です。

強酸性と強酸をごちゃ混ぜにした回答があるので、
「強酸性」は、酸性の度合いが強いということで、H+濃度、又は、H3O+濃度が高いということ。
濃硫酸の場合、H2SO4 ←→ H+ + HSO4- の化学平衡が左によっていて、H+ の割合が低いです。
1+1 き硫酸(容積でH2SO4とH2Oが1:1の割合で混ぜたもの)程度になると、水が結構多いので、H2SO4 ←→ H+ + HSO4- の反応が右によってきています。さらに、HSO4- → H+ + SO4--(本来は、-の前に2を書くのですが、本来の位置(上付き)に書けないので、古い表記を使わせてもらいます)の平衡も右に進みます。

希硫酸と濃硫酸で、H+濃度がどちらが高いかというと、濃硫酸です。pH で、-2とか-1とかになりますから。
大体、pH0より、水素イオン濃度が増えてくると、強酸性と呼ぶ場合が多い(無機化学関係では)ですが、例外があります。
排水関係と生物関係、炭酸ガスの平衡pHが４ぐらいで、４よりも酸性(HCO3-が不在な水素イオン濃度)ですと、強酸性と呼びます。
農業関係ですとpH4台(CO3--が存在する水素イオン濃度)で強酸性、
セメント関係ですとpH7-9位(HCO3-が存在する水素イオン濃度)で強酸性と呼ぶときがあります。

強酸という言葉が使われるぶしつというと、
鉱酸類、塩酸・硫酸・硝酸・燐酸くらい。
共通する性質として、ほとんどがかい離していること。

弱酸だけれども、強酸扱いされるもの、ふっ酸、塩素酸、酢酸(装飾されたものを含む)、フェノール、硫化水素水、亜硫酸
があります。かい離が少なく(なんとか)-という状態よりも、H(なんとか)という状態で存在する傾向にある場合です。
腐食の度合いが強いもの、たとえば、手に濃鉱酸が付いても、１秒程度以下ならば流水で洗い流せば手が解けません(経験有り)。しかし、ふっ酸は溶ける(経験無し、大学で誰かが溶かしたらしく職員しか使っていませんでしたので)のです。
酢酸とフェノールはステンレスに対する腐食性から。
装飾された酢酸とフェノール等はかい離定数が鉱酸並の値のため。
硫化水素水、亜硫酸は、大気汚染の原因ぶしつ、pH1程度の酸性雨の原因ぶしつとして強酸扱い。

濃硫酸の場合に、弱酸扱いされる理由が、かい離しにくいこと。記憶が怪しげですが、5%位しかかい離していません。
鉱酸だから強酸です。しかし、定義によっては、強酸性を示す弱酸になります。

No.12 回答者： 101325 回答日時： 2010/06/20 23:30

濃硫酸は弱酸ではありません。

濃硫酸は強酸です。
濃硫酸は弱酸性でもありません。濃硫酸は強酸性です。

ウィキペディア日本語版のノート：硫酸に、丁寧な解説があります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8E%E3%83%BC% …
少し長いのですけど、
“高校の教科書に「希硫酸は強酸性を示す」との記述がある一方、現在、濃硫酸については強酸性であるとも弱酸性であるとも、あるいは強酸であるとも弱酸であるとも記述はない。これは何故か。”
のところから
“「濃硫酸は強酸性」は高校で学ぶ範囲では理解が困難というだけのことである。”
のところまでを読むと、勉強になります。

要点をまとめると以下のとおり。
(1) 硫酸分子の電離度が低いからといって、水素イオン濃度が低いとは限らない。
(2) 96%濃硫酸の状態でもH^+(H3O^+)濃度は4mol/Lと十分に高い。3mol/Lの希硫酸のH^+(H3O^+)濃度は3mol/Lだから、それよりも水素イオン濃度が高い。
(3) 濃厚溶液や非水溶液では、水素イオン濃度ではなく、活量あるいは酸度関数で酸性度を測る。どちらで測っても濃硫酸は強酸性。
(4) 濃硫酸に亜鉛およびマグネシウムを入れてもほとんど反応しないのは、不動態ができるため。

「不動態ができる」という表現が、妥当な表現なのかどうかは、私は知りません。ですけど、「濃硫酸が弱酸性だから反応しない」という説明よりは、理にかなっていると思います。

No.11 回答者： htms42 回答日時： 2010/06/20 20:14

高等学校の化学では水溶液中での酸・塩基反応を考えています。

この場合の基本は
酸：水に溶けると水溶液が酸性を示すようになる物質
アルカリ：水に溶けると水溶液がアルカリ性を示すようになる物質
です。
酸性、アルカリ性の判断や酸性、アルカリ性の物質的な裏付けは時代とともにいくらか変化しています。その変化を踏まえた定義がアレニウスの定義です。
酸：水に溶けて水溶液中にＨ^+を生じるような物質
塩基：水に溶けて水溶液中にＯＨ^-を生じるような物質です。
水溶液中の反応である限りこの定義で不足はありません。定義の変更の必要性もありません。
酸・塩基の定義がいくつもあるのはアレニウスの定義に不足があるからではありません。水溶液という場で考えていた酸、塩基反応を水溶液以外の場で使えるようにしたいということから出てきたものです。水溶液の場で成り立っていたいくつかの特徴を捨てて新たに別の基準を持ちこんで別の場で使えるようにしようとしているのです。どういう場を前提にしているかを示していない定義は定義としての意味を持たないはずです。
そういう定義の一つがブレンステッドの酸・塩基です。有機物の反応を前提にしています。
水溶液という場がなくなりましたので水との関係ではなくて反応する２つの物質の相対的な関係だけで考えることになります（「反応する２つの物質だけの相対的な関係で考えるようにしたので水溶液という場から出ることができるようになった」と言う方がいいかもしれません）。酸性とかアルカリ性とかの概念は意味を持たなくなります。ｐＨも当然意味を持ちません。
高等学校の化学の指導要領には「ブレンステッドの酸・塩基にも触れること」と書かれています。でも反応の場が異なっているという押さえはありません。同じ水溶液の場の中で成り立つ２つの定義があるように書いてある本がほとんどです。ｐＨという概念が意味を持たなくなるということもどこにも書かれていません。ここに来ると生徒は混乱します。ブレンステッドの定義で考えなければいけないような有機物の反応は出てきません。「ブレンステッドの定義」という暗記項目があるだけです。
（アルコールが金属ナトリウムと反応するというのはどの教科書にも載っています。生じたＲＯＮａに水を加えるとＲＯＨに戻ってしまいます。どの教科書にも載っていません。これは酸・塩基反応です。ブレンステッドの酸・塩基を導入するのであればこういう反応の説明にでも使ってほしいです。）

水溶液の場以外で起こる反応がすべて有機物の反応であるというわけでもありません。
古典的にごくありふれた反応であるＣａＯ＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３は中和反応です。
ラボアジェの時代からそう認識されていたはずです。
ブレンステッドの定義はこういう反応に対して全く無力です。アレニウスの定義を含むような大きな定義を作ったというような拡張ではなく異なる場で適用できるようにしたという意味での拡張です。ある意味で同等です。高等学校では「古くさい化学」を教えているというわけではありません。
（「相対性理論が提出されてから１００年もたつのにいまだに高等学校では２００年以上前にできた古典力学を教えている。古くさい！」という言い方と同じような言い方ではないでしょうか。「古典力学は古くさい力学ではない。当てはまる場が異なるのだ」という反論が来るはずです。）
私は「水溶液中で酸、塩基として働く物質は水のないところで直接反応をすることができる」という補足的な説明を加えています。ＨＣｌ＋ＮＨ３の気体・気体の反応も、ＣａＯ+ＣＯ２の固体・気体の反応も説明できることになります。

酸が金属を溶かすというのは水溶液の場での酸の働きとしてはよく知られた特徴的なものです。
酸の働きの強さは金属を溶かす働きで判断することもできます。
塩酸と酢酸では反応の速さが大きく異なります。
ところが酸の濃度を高くすると反応が遅くなります。
水中でのＨ^+で働きを見ていますからこういう結果になるのは予想できます。
濃硫酸にＭｇ片を入れてもほとんどは反応しません。食酢の方が速いです。
水で薄めるとほとんど一瞬でと言っていいくらいの速さで溶けてなくなります。
濃硫酸は酸としての働きは弱いという表現はこういうことを踏まえたものです。
強酸、弱酸という表現が水溶液中での働きに基づいての表現である限り、別に誤っているわけではありません。
ただ水溶液という場の外に持ち出せばそのまま当てはまるわけではないということは確かでしょう。
でもブレンステッドの基準を水溶液に当てはめて考えるのは当然であるということも成り立ちません。定義が前提としている場が異なるのですから。

No.10 回答者： 2ac0uO 回答日時： 2010/06/19 20:42

“酸”とは何かについては、実はいろいろな概念があります。

アレニウス(1859～1927)による定義
　　　→ アレニウス酸
ブレンステッド(1879～1947)とローリー(1874～1936)による定義
　　　→ ブレンステッド酸
ルイス(1875～1946)による定義
　　　→ ルイス酸

水溶液中ではアレニウスによる定義で考えれば良いと思います。
水溶液中では Ｈ+ が最強の酸になります。
物質にょっては Ｈ+ より強い酸も存在するのですが、そう言う物質は、水に溶かすと水と反応して Ｈ+ を放出し、自らは電離した形になり、平準化されてしまいます。
水溶液中でほぼ全て電離する物質を強酸と呼んでいますが、硫酸も強酸です。

No.9 回答者： windwald 回答日時： 2010/06/19 18:30

酸の強弱は、他にH^+を与える能力のことですから、

濃硫酸・希硫酸関係なく、純物質「硫酸」の能力として考え、強酸です。

濃硫酸の状態ではH^+(H3O^+)濃度は高くありませんが、そのことと酸の強弱は無関係です。

No.8 回答者： rad-cost 回答日時： 2010/06/19 18:20

そもそも酸の強弱というのは他のものとに比較において決定します。

なので常識的な判断として硫酸の強弱を議論するのであれば、他の多くの物資と比較すべきです。現実問題として、硫酸よりも強い酸というのはほとんどありませんので、常識的な判断としては強酸ということになります。

それと濃硫酸とか希硫酸と言いますが、いずれの言葉を用いてもH2SO4の化学式であらわされる物質に付いての議論ですので、濃とか希とかいうのは無関係です。
よく言われる「屁理屈」として濃硫酸はほとんど電離していないので弱酸（性）であるという言い方としますが、前述のように酸の強弱は他の物質との比較において議論するもので、たとえば硫酸に何かを混ぜたときに硫酸由来のH+がその何かの物質に供与されるかどうかということで判断することです。したがって、純粋な物質の電離度とは全く無関係ですし、そもそも議論のしようがないということです。
また、酸の強弱と酸性の強弱が混同されることもあります。前述の議論は酸としての強弱の話です。それに対して酸性と言った場合には水溶液での議論が基本です（議論の主旨によっては差負うならないこともありますけど）。なので、水を含まない濃硫酸について酸性を議論することはできません。ご存知のように、水に硫酸をいれればほとんどが解離して強酸性を示します。これはすなわち硫酸が強酸（性）であることを意味します。

濃硫酸はほとんど電離しないので弱酸であるなどというのは、酸とか酸性とか言う言葉の定義を知らない人の見解だと思います。

No.7 回答者： usokoku 回答日時： 2010/06/19 16:47

定義次第です。

「強酸はほとんどかい離している」
という条件があるので、せいぜい5割り程度(記憶があいまい)しかかい離していないc-硫酸は弱酸の性質があります。

ところが、強い脱水性を持ち有機物の多くを炭化させることから、反応が強く、強酸のような腐食性を持ちます。

強酸といわれれば強酸ですと答えますし、弱酸ですと言われれば弱酸と答えます。
両方の性質を持ちますから。
なお、入試では、(現在はわかりませんが)強酸とされています。

No.6 回答者： sanori 回答日時： 2010/06/19 15:52

こんにちは。

ヤフー百科事典では、濃硫酸自体が強酸であるかが不明確。
「水溶液は（二段階に電離して）強酸性を示す」とあります。
http://100.yahoo.co.jp/detail/%E7%A1%AB%E9%85%B8/

しかし、Wikipediaでは出典を添えて
「濃硫酸、とくに100%の純硫酸であっても分子性の液体としては比較的高度に電離」
とあり、
２Ｈ2ＳＯ4　⇔　Ｈ3ＳＯ4+　＋　ＨＳＯ4-　Ｋ＝１．７×１０^(-4)　mol^2／ｋｇ^2
２Ｈ2ＳＯ4　⇔　Ｈ3Ｏ+　＋　ＨＳ2Ｏ7-　Ｋ＝３．５×１０^(-5)　mol^2／ｋｇ^2
という式が書かれています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BF%83%E7%A1%AB% …

水は、
Ｋ　≒　１×１０^(-14)　mol^2／ｋｇ^2
なので、濃硫酸は強酸と言って差し支えないと思います。

No.5 回答者： andy_kun 回答日時： 2010/06/19 14:23

濃硫酸は強酸ですね。

ちなみに王水は濃塩酸と濃硝酸を３：１の割合で混合した物ですよ＞＃２

No.4 回答者： icerub 回答日時： 2010/06/19 14:22

濃硫酸の状態では弱酸ですよ。

理由は水素イオンがほとんど電離していないから。
ただし希硫酸は強酸。
これ、高校の化学1の基礎です。