Al(OH)3+NaOH→Na[Al(OH)4]
Cu(OH)2+4NH3→[Cu(NH3)4]2+ +2OH-

とありますが、どちらも溶けている状態なのに右辺の書き方が違うのはなぜですか。 →[Cu(NH3)4](OH)2 と書けば間違いですか。

この2つの式は、どちらも化学の教科書に載っていたものです。ホームページ上で小さい数字をどう出すかわからなかったのでみにくいかもしれませんがよろしくお願いします。

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A 回答 (5件)

Na(+)とOH(-)の酸塩基としての強さが関係していると思います。



Na(+)は非常に弱い酸なので加水分解をほとんど起こさず、上記の反応以外の
副反応は考える必要がないでしょう。

しかし、OH(-)は水溶液中でもっとも強い塩基ですから、ある程度の酸性を
示す物質が共存すれば、即座に反応し、より弱い塩基を遊離するでしょう。

前置きはここまでにして、

>[Cu(NH3)4](OH)2と書けば間違いですか。

これはshizukoさんが書いた回答を採点する先生次第でしょう。
もっと簡単な例を示すと、

塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の反応
HCl + NaOH → NaCl + H2O
この反応式でも考えるレベルによって正解とも誤りとも考えられます。
水溶液中ではNaClは存在しないのだから
HCl + NaOH → Na(+) + Cl(-) + H2O
とも考えられますよね。

しかし教科書では
HCl + NaOH → NaCl + H2O
が正解になっているでしょう。
これは、そう書くように決められているからです。

一度先生に確認してみるのが一番です。たぶん
「こう書くように決まっているから」
という返事が返ってくるでしょう。

ここだけの話ですが、高校の先生も化学の全ての分野に精通している
わけではありません。特にこの錯体、錯イオンの分野はきちんと勉強
されている先生が少ないように感じます。
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なぜか2人の回答者とも勘違いされているようですが、Na[Al(OH)4]は水に溶けます。

前者の式は両性水酸化物であるAl(OH)3がアルカリに溶解する反応なので、Na[Al(OH)4]が不溶性だとつじつまが合わなくなります。ただし、Na[Al(OH)4]を水に溶かすと一部加水分解してAl(OH)3を沈殿することはあるでしょう。

本題ですが、前者の式は全体の反応式、後者の式はイオン反応式です。つまりそれぞれ2通りの書き方ができます。「 →[Cu(NH3)4](OH)2」という書き方は間違いではありません。ただ、水に溶けるということを明確にするためにはイオン反応式のほうがいいと思います。

・全体の反応式
Al(OH)3+NaOH→Na[Al(OH)4]
・イオン反応式
Al(OH)3+OH-→[Al(OH)4]-

・全体の反応式
Cu(OH)2+4NH3→[Cu(NH3)4](OH)2
・イオン反応式
Cu(OH)2+4NH3→[Cu(NH3)4]2+ +2OH-


Al(OH)3, Cu(OH)2はいずれも水に溶けないので、イオン反応式においてもそのまま書きます。
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Al(OH)3とNaOHは水に溶解することができますが、Na[Al(OH)4]は水に溶解することができません。

(これはtaka113さんがおっしゃっている通りです。)
ですから、水溶液中で反応が起こっていたとしても、反応が一方向にしか進みませんから、最終的には、(Al(OH)3とNaOHが、適量にあれば)Na[Al(OH)4]となって、液中で物質化します。

Cu(OH)2と4NH3は水に溶解しますし、反応した後、イオンとして反応物は[Cu(NH3)4]2と2OH-の形で液中に残っています。(濃度にもよりますが、液中では[Cu(NH3)4](OH)2の形で存在できません。)水が蒸発してしまえば、固体として[Cu(NH3)4](OH)2となります。
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ちょっと追加です



テトラヒドロキソアルミン酸ナトリウムは水中では電離しません(水に溶けない)。
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テトラアンミン銅((2))イオンが電離状態かどうかの違いだと思います。

上の式は電離状態では有りませんね。下の式は水中で電離していますのでいっしょに書くのは誤りということです。
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因みに、文の内容が変わる時は
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なると思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%9F%E3%83%8B%E3%82%A6%E3%83%A0
(「1.1 化学的性質」の段を参照)
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  4HF         → 4F- + 4H+

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          ↓
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  SiO2 + 2H2O → Si4+ + 4OH-
  4HF         → 4F- + 4H+

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Aベストアンサー

こういう質問,大好きです.非常に奥深い考察で,すばらしいと思います.化学に対して非常に造詣が深い方だと判断したので,多少専門的な内容にしてみました.かなり長いのですが,覚悟してください!?
ここがよくわからないなどがありましたら,折り返し補足をお願いします.
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◆SiO2とHFの反応について
これはシリカガラスSiO2とフッ化水素HFの反応です.「フッ化水素はガラス容器で保存できない」ことを示した反応式です.

>酸化数が変わっていないので酸化還元反応じゃないはず。とすると酸塩基反応かと思うのです。
>でも中和だとするとSiO2が塩基性酸化物として反応しているということになってしまいます。

たしかに酸化還元反応ではありません.それと同時に,私はこの反応はきわめて特殊な酸塩基反応であると推測します(あくまで推測です).どういうことかを以下で説明します.
酸性酸化物,塩基性酸化物を判定するには,ある金属酸化物MOについての以下のような条件によって決まります.

(1)水に溶かす → 酸性になれば酸性酸化物,塩基性になれば塩基性酸化物
(2)酸と反応させる → 塩が生じれば,MOは塩基性酸化物
(3)塩基と反応させる → 塩が生じれば,MOは酸性酸化物

ここで,gedo-syosaさんの指摘した矛盾点をまとめると,
『(1)や(2)を考えるとSiO2は塩基性酸化物であるが,(3)を考えると酸性酸化物と考えられ,矛盾するのでは?』
ということでよろしいでしょうか.そうと仮定して,gedo-syosaさんの矛盾を正していきます.


●(1)の反応について
これをイメージするのは困難であるので,SiO2と同族のCO2について考えてみましょう.
CO2を水に溶かすと,
  CO2 + H2O → H2CO3
となり酸ができますが,決して
  CO2 + H2O → C4+ + 4OH-
とはなりませんよね.

同様に考えると,
  SiO2 + H2O → Si4+ + 4OH-
という反応は起こりえません.これは電気陰性度や熱力学などの要因を総括すれば得られる結果ですが,それについては話を煩雑にするだけなので省略します.しかし,かといってSiO2の場合は
  SiO2 + H2O → H2SiO3
という反応は起こらないことが知られています.だって,よくよく考えれば,ガラスSiO2は水と反応しませんよね(したら大変です!).

だから,結論としては
『SiO2は水と反応しないので,(1)による判定は不可能である』
ということです!


●(2)について
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
という反応を考える限り,酸と反応して塩を生じているので,(2)の判定から塩基性酸化物であると予想されます.しかし,この反応はすべての酸には当てはまらないのです.

簡単に言うと,同族のHClとSiO2は反応しないことは知られていますよね.これはなぜ反応しないかというと,「SiO2はきわめて安定で,HClのような酸に対しては反応しない」からです.
じゃあ,なぜHFだけが反応するのか?それは,HFのもつ特殊な性質があるためと私は推測します.
F,O,Siの電気陰性度は,それぞれ4.0,3.5,1.8でして,電気陰性度の差が大きいほど結合力が強いことはご存知だと思います.つまり,Si-Oという結合よりも,Si-Fという結合のほうが優先されるという背景があるため,結合の組み換えが起こるわけです.
一方,Clの電気陰性度は3.0ですから,Si-Clという組みかえは起こらないはずです.O(3.5)よりも高い電気陰性度を持ったものはFだけなので,理論的にはF以外のものとは反応しないと考えられます.
以上の理論から,「SiO2はHF以外の酸とは反応しない」ので,SiO2とHFは「特殊な酸塩基反応」であると考えられます.
だから,HF以外の酸とは反応しないのに,SiO2を塩基性酸化物と襲名するのはちょっと苦しいのかもしれません.


●(3)について
SiO2は基本的に塩基とは反応しやすいという性質があります.
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
(この反応機構はきわめて難解なので省略します)

ただし,SiO2はたいていの濃塩基に対しては反応しやすい傾向があることが知られているので,NaOHでもKOHでも反応します.したがって,アルカリ全般と反応するためSiO2は酸性酸化物と考えられます.


●総括
以上のことを総括すれば,SiO2が酸性酸化物であることがわかります.
しかし,一般にはSiO2の反応は特殊ですから,覚えるほうがはやいです.私も高校時代は暗記してましたから.


----------------------------------------------
◆Na[Al(OH)4]の反応について

Na[Al(OH)4] ←→ NaOH + Al(OH)3

で反応式は合っています.ここでgedo-syosaさんが問題にされているのは,

・水がH[Al(OH)4]よりも強い酸として働くのか?
・どういう反応機構なのか?

の2点でしょうか?そう解釈して,まずは反応機構について考えます.その前に,gedo-syosaさんのおっしゃる「酸の強さ」の定義について確認しておきますが,これは,H2O ←→ H+ + OH-の電離定数(Kw)を基準に,それよりも電離定数が大きいものを「水よりも強い酸」,小さいものを「弱い酸」ということでよろしいのでしょうか?


まず,反応機構についてですが,その前にこの反応式をよくみてみましょう.

※Na[Al(OH)4] ←→ NaOH + Al(OH)3

この反応は,「Al(OH)3にNaOHをさらに加えるとAl(OH)3が溶解する」という経験で知られているように,上の平衡は左に進みやすいのです(熱力学的に証明できるらしいのですが省略します).この平衡を右に移動させるためには,溶液系の水酸化物イオン濃度[OH-]を下げればよいわけです.実際にバイヤー法もこれを利用しています.

じゃあ,gedo-syosaさんが提唱された反応機構はどうなのか?

(1)  Na[Al(OH)4] + H2O
          ↓
(2)  NaOH + H[Al(OH)4])
          ↓
(3)  NaOH + Al(OH)3 + H2O

ここで,もしも水がH[Al(OH)4]よりも強い酸であるなら,(1)→(2)の反応は一方的に起こりますよね(H2OのほうがH+を与える能力が大きいから).しかし,それは上で述べた経験とは矛盾します.つまり,(2)→(1)という反応は起こりにくいため,※の反応は右に進みやすいという傾向になってしまいます.
いじょうのことより,もしも酸の強弱を問われるのであれば,私は“H[Al(OH)4]のほうがH2Oよりも強い酸ではないか”と答えるでしょう.

なお,一般には以下のような反応機構が知られています.
[Al(OH)4]-は正式には[Al(OH)4(H2O)2]-という,六配位錯体のうち4つがOH-に変換されたものです.
もしも系内の[OH-]が低下すれば,AlはOH-を1つ放出してAl(OH)3となりたがるのではないかと考えます.
(見方をかえれば,[Al(OH)4(H2O)2]-が,水溶液中のH2Oが解離したH+を奪って[Al(OH)3(H2O)3]-になる)

[Al(OH)4(H2O)2]- + H2O ←→ [Al(OH)3(H2O)3]- + OH-

このことより,※の反応がOH-濃度を調整することで操作できることがわかります.


------------------------------------------------------

このように,酸塩基反応というカテゴリーだけで平衡反応を推測すると,ときにはヘンテコなことが起こり,その反応の本質を見失いかねません(ガラスの反応や,両性金属の反応などはその典型です).だから,広い視野で反応を考えてみてはいかがでしょうか.

とはいいながらも,酸と塩基の概念は大学に進学するとさまざまな形で顔を出します.
特に,有機化学(!!)では,ブレンステッドの定義,ルイスの定義に基づいたHSAB則というものがあり,これで有機反応を予測するというテクニックがあります.
しかし,酸と塩基の定義はきわめて難しいので,しっかりとして基礎知識を身につける必要があります.
例えば,酢酸は水よりも電離定数が大きいのに,なぜか「弱酸」と言われていますよね.
これは,「ブレンステッドの定義」に従うと,『酢酸は“H3O+”よりも弱い酸』だから,弱酸とされているのです.
(→これについては,以下のURLに詳しく書いたので,理解を深めたいのであればそちらを参照ください)

だから,これを機に「ブレンステッドの定義」と「ルイスの定義」について,正しい理解を深めておくと,今後飛躍できるでしょう.
がんばってください!o(^O^)○

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=217845

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