揮発性酸遊離反応（原理・例・濃硫酸を使う理由など）

2017年8月6日2023年6月23日

はじめに

【プロ講師解説】このページでは『揮発性酸遊離反応（原理・例・濃硫酸を使う理由など）』について解説しています。

\[
揮発性の酸を含む塩+不揮発性の酸→揮発性の酸+不揮発性の酸を含む塩
\]

\[
\mathrm{NaCl+H_{2}SO_{4}\overset{加熱}{→}HCl+NaHSO_{4}}
\]

\[
\mathrm{NaCl+H_{2}SO_{4}\overset{加熱}{→}HCl+NaHSO_{4}}
\]

●STEP1
揮発性の酸を含む塩が電離する。
●STEP2
不揮発性の酸を含む塩が電離する。
●STEP3
加熱により揮発性の酸が遊離する。

STEP

揮発性の酸を含む塩が電離する。

まず、揮発性の酸を含む塩であるNaClが電離する。

STEP

不揮発性の酸を含む塩が電離する。

次に、不揮発性の酸であるH₂SO₄を含む塩が電離する。

STEP

加熱により揮発性の酸が遊離する。

次に、加熱により揮発性の酸であるHClが遊離する。

この結果、ルシャトリエの原理により反応が右に進み、多量のHClが得られる。

H₂SO₄の沸点は非常に高い（300℃台）ため、加熱しても蒸発しません。

例）塩化ナトリウムNaCl＋濃硫酸H₂SO₄

\[
\mathrm{NaCl+H_{2}SO_{4}\overset{加熱}{→}HCl+NaHSO_{4}}
\]

水溶液中において、HClとH₂SO₄はともに強酸性を示す。しかし、強酸の中にも強弱が存在し、HClとH₂SO₄で比較するとH₂SO₄の方が強い。したがって、弱酸遊離反応により、H₂SO₄は塩化ナトリウムNaClに水素イオンH^＋を与えようとする。
その結果、加熱をせずとも上記の反応は積極的に右に進むことになる。

●揮発性酸遊離反応のポイント

揮発性酸遊離反応では、希硫酸ではなく濃硫酸を用いる。
この理由について考えるため、まず希硫酸（濃”硫酸”を水で”希”釈したもの）を用いた場合にどうなるのかを検討する。
塩酸と硫酸はともに強酸だが、強酸の中にも強弱が存在し、塩酸と硫酸で比較すると硫酸の方が強い。したがって、弱酸遊離反応により希硫酸がもつ水素イオンH^＋を塩化物イオンCl^－に押し付けようとする。

しかし、希硫酸の場合、溶液中に水H₂Oが多く存在する。塩酸も、硫酸より劣るものの強酸なので、酸としてH^＋を投げる力は十分に強い。したがって、希硫酸から来たH^＋をH₂Oに押し付ける。

希硫酸であればこの後塩酸はH₂OにH^＋を押し付けようとするが、濃硫酸だと（水で希釈されていないため）溶液中にH₂Oがほぼ存在しない。したがって、塩酸はH^＋を押し付ける相手がいない。

\[
\mathrm{NaCl+H_{2}SO_{4}\overset{加熱}{→}NaHSO_{4}+HCl}
\]

\[
\mathrm{H_{2}SO_{4}→H^{+}+HSO_{4}^{-}}\\
\mathrm{HSO_{4}^{-}→H^{+}+SO_{4}^{2-}}
\]

濃硫酸の濃度は約98%のため、H^＋を放出したときに、それを受け取るH₂Oがほとんど存在しない。したがって、H^＋を放出しにくく、事実上弱酸と考えることができる。
濃硫酸は決してH^＋を放出する力そのものが弱いわけではなく、めちゃくちゃ電離したいのに電離できない、言わば欲求不満状態ということである。H^＋を受け取る相手がいれば、当然H^＋をたくさん放出する強酸としてはたらく（これが希硫酸）。