オキソ酸とは?強さや構造、酸化数について具体例を用いて解説!

はじめに

多くの高校生・受験生が「暗記不十分」な状態で放置している無機化学。このページでは、オキソ酸について、強さや構造、酸化数などを1から丁寧に解説していく。ぜひこの機会に知識を定着させ、ライバルと差をつけよう!


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オキソ酸とは

O原子を含む酸
Point!

金属元素の酸化物の化学式に水の化学式を形式的に比べると対応する水酸化物の化学式になった。(詳しくは水酸化物とは?定義や一覧、酸化物との関係など

では、非金属元素の場合はどうなるのだろうか。

非金属元素の酸化物は、酸素との共有結合により生じる。(詳しくは酸性酸化物・塩基性酸化物・両性酸化物の違いを徹底解説!〜定義からそれぞれの酸・塩基との反応まで〜

その酸化物の多くは水と反応して酸を生じて酸性を示すので酸性酸化物と呼ばれる。この場合、酸は分子内に酸素原子を含んでおり、このような酸をオキソ酸(酸素酸)という。

例)硫黄

・非金属酸化物の産生

\[
S+O_{2}→SO_{2}
\]

・オキソ酸の生成

\[
SO_{2}+H_{2}O

\underbrace{ H_{2}SO_{3} }
_{ \text{ オキソ酸 }}
\]

オキソ酸一覧

金属元素の酸化物における水酸化物がそうであったように、非金属の酸化物にも対応する水酸化物のようなものがあって、それがオキソ酸である。非金属の酸化物とオキソ酸の対応関係も金属元素の酸化物と水酸化物の対応関係と同様にとても重要なのできちんと覚えておこう。

非金属元素の酸化物 オキソ酸
CO2 H2CO3
SiO2 H2SiO3
NO2 HNO3
P4O10 H3PO4
SO2 H2SO3
SO3 H2SO4
Cl2O7 HClO4

オキソ酸の強さ

酸素O原子の数が増えるほど強くなる
Point!

オキソ酸の酸としての強さは含まれる酸素O原子の数が増えるほど強くなる。

例えばClを含むオキソ酸を強い順に並べると次のようになる。

ちなみに、酸素原子が増えるということは「中心元素の酸化数が(負の方向に)大きくなる」ということも理解しておこう。

オキソ酸の構造

オキソ酸は中心元素に酸素O原子が配位結合することにより形成されている。先ほどオキソ酸一覧のところに挙げたオキソ酸の中でも特に構造が問われやすいものを確認しておこう。

名称 化学式 構造
炭酸 H2CO3
リン酸 H3PO4
ケイ酸 H2SiO3
亜硝酸 HNO2
硝酸 HNO3
亜硫酸 H2SO3
硫酸 H2SO4
次亜塩素酸 HClO
亜塩素酸 HClO2
塩素酸 HClO3
過塩素酸 HClO4

これらの構造式は全て書けるようにしておく必要がある。→は配位結合だが、リン酸・硫酸・過塩素酸のような、第3周期以降の元素のオキソ酸の構造式は、次のように配位結合ではなく二重結合を用いることもできる。

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