Boundless Chemistry

他のハロゲン化水素酸は強いのに、なぜHFは弱酸なのでしょうか。 フッ素は非常に電気陰性なので、H-F結合は非常に極性が高く、HFは溶液中で容易に解離すると考えるのが正しいかもしれません。この推論は間違ってはいませんが、電気陰性度の議論はイオンの大きさの考慮によって打ち消されます。 周期表の下に行くほどイオンの大きさが大きくなるという周期的な傾向を思い出してください。 フッ素はハロゲンの頂点にあるため、F-イオンは最も小さなハロゲン化物です。したがって、その電子は原子核の周りに集中し、その結果、H-F結合は比較的短くなっています。 結合が短いほど安定なので、H-F結合は切れにくいのです。

しかし、塩素になると傾向が変わってきます。 塩素の方が大きく、電子数も多いので、H-Cl結合は長くなり、弱くなります。 水の存在下では、水の一部マイナスの酸素とH-Clの一部プラスの水素の間の静電引力は、H-Cl結合を壊すのに十分強く、イオンは溶液中で解離します。

同じ理由がHBrとHIにも当てはまります。 これらの酸は、Br-およびI-イオンがさらに大きいので、HClよりもさらに強い。

二塩基酸の命名

二塩基酸の名前は “hydro-” で始まり、他の元素の名前が “-ic” で終わるように変更されています。 例えば、HCl は塩酸と名付けられる。

二元酸は酸の 2 つのクラスの 1 つで、2 番目は水素、酸素、およびしばしば非金属である第三の要素からなるオキソ酸（またはオキシ酸）である。

Oxoacids

An Oxoacid is an acid that contains oxygen.

酸素を含む酸（時々オキシ酸とも呼ばれます）です。 より具体的には、

1. 酸素を含む
2. 少なくとも1つの他の元素を含む
3. 酸素に結合した少なくとも1つの水素原子を持つ
4. 溶液中で1以上の陽子が失われ、イオンとなる酸のことを指します。

オキソ酸の例としては、以下のようなものがある。

• カルボン酸
• 硫酸
• 硝酸
• リン酸

ハロゲンオキソ酸には次亜塩素酸（HOCl）；塩素酸（HOClO）；塩素酸（HOClO2）；オエルクロリック酸（HOClO3）などがある。 oerbromic acid (HOBrO3)

すべてのオキソ酸は、酸性の水素が酸素原子に結合しているので、二元非金属酸と同様に結合強度（長さ）は要因ではありません。代わりに、酸化物の相対強度の主な決定要因は、中心原子の電気陰性度（X）とその周りのO原子の数と関係があります。

中心原子の電気陰性度

単純なオキシ酸HOI（次亜塩素酸）、HOBr（次亜臭素酸）、HOCl（次亜塩素酸）を考えてみよう。 これらの酸をpK値の順に並べると、その相対的な強さがわかる。

HOCl pKa = 7.5 < HOBr pKa = 8.6 < HOI pKa = 10.6

pKaの値が小さいほど、酸の強さが大きいことを思い出してください。 したがって、HOClは最も強い酸であり、HOIは最も弱く、酸の強さは中心ハロゲンが周期表で下降するにつれて減少する。

酸の強さは、分子内の周囲の原子に対する中心原子の電気陰性度によって決定される。 Clは最も電気陰性なので、HOCl分子の電子の大部分を自分自身に引き寄せる。HとClは分子の反対側にあるので、ClはH-O結合の電子を引き寄せ、それによって結合が弱くなる。 H-O 結合が弱いほど、H+ が水中でイオン化しやすくなり、酸が強くなります。

Number of Oxygen Atoms Around the Central Atom

Croxoacids のファミリーを考えてみましょう、これらは pKa 値の順に以下に並んでいます：

HOClO3 pKa = -8 < HOClO2 pKa = -1.0 < HOClO pKa = 1.92 < HOCl pKa = 7.53

最も強い酸は左の過塩素酸で、最も弱いのは一番右の次亜塩素酸である。 これらの酸の違いは、塩素に結合している酸素の数だけであることに注目してください。 酸素の数が増えれば酸の強さも増しますが、これも電気陰性度が関係しています。 酸素は非常に電気陰性元素であり、より多くの酸素原子が存在するほど、分子の電子密度は、それを弱め、より強い酸を作成し、O – H結合から引き出されること。 カルボン酸の一般式はR-COOHであり、Rは何らかの一価の官能基である。 カルボキシル基（またはカルボキシ）は、カルボニル（RR’C=O）とヒドロキシル（R-O-H）からなる官能基で、式-C（=O）OH、通常は-COOHまたは-CO2Hと表記する＜9300＞＜2989＞＜7280＞＜3104＞＜4472＞カルボキシル酸のことである。 カルボン酸は、少なくとも1つのカルボキシル基の存在によって特徴付けられる有機オキソ酸であり、式-C（=O）OHを持ち、通常-COOHまたは-CO2Hと書かれる。

カルボン酸は、有機酸の中で最も一般的なタイプである。 最も単純な例としては、アリに発生するギ酸 H-COOH や、酢に酸味を与える酢酸 CH3-COOH があります。 カルボキシル基を2つ以上持つ酸は、ジカルボン酸、トリカルボン酸などと呼ばれる。 最も単純なジカルボン酸の例はシュウ酸 (COOH)2 で、カルボキシル基が2つつながっただけのものである。 ヘキサカルボン酸の例としてはメリト酸がある。

カルボン酸の塩およびエステルはカルボン酸塩と呼ばれる。 カルボキシル基が脱プロトン化されると、その共役塩基であるカルボン酸アニオンが形成される。 カルボン酸イオンは共鳴安定化されており、この安定性の高さから、カルボン酸はアルコールよりも酸性に傾いている。 カルボン酸は、ルイス酸である二酸化炭素の還元型またはアルキル化型と見ることができる。状況によっては、脱炭酸して二酸化炭素を得ることができる。

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