概要
酸性の水溶液とアルカリ性の水溶液は電解質の水溶液です。電解質の水溶液にはイオンが含まれていますが、どのようなイオンが水溶液の性質を決めているか確かめてみましょう。
イオンは電気を帯びているので、このことを利用して、酸性・アルカリ性の水溶液に電圧を加えてみて、それぞれの水溶液特有のイオンがどのように反応するか、実験で確かめることができます。
この実験によって、酸性・アルカリ性の水溶液にそれぞれ共通して含まれているイオンを見つけることができます。
実験で調べてみる
スライドガラスの上に酸性・アルカリ性の水溶液を染み込ませたろ紙と、さらにその上に赤・青色の２枚のリトマス紙をのせて、リトマス紙の真ん中に縦方向に線を引きます。
リトマス紙がのったスライドガラスの両端と電源装置からのびる導線をクリップでつなぎます。陽極側と陰極側を確認しておきます。
リトマス紙について、次のことを事前に確認しておきましょう。
リトマス紙は、水溶液の性質を調べるための代表的な試験紙です。水溶液が酸性かアルカリ性かを調べるために使われるますが、赤色と青色の２色あります。酸性とアルカリ性に対して、次のように反応(変色)します。
・酸 性の水溶液 … 青色のリトマス紙が赤色になる・赤色のリトマス紙は変わらない
・アルカリ性の水溶液 … 赤色のリトマス紙が青色になる・青色のリトマス紙は変わらない
・中 性の水溶液 … 青色のリトマス紙も赤色のリトマス紙も変わらない
※ちなみにリトマスとはリトマスゴケという地衣類から得られる色素です。
酸性の水溶液の場合
酸性の塩酸や硫酸などを使って実験します。
塩化水素(塩酸)は水溶液中では水素イオンと塩化物イオンに電離します。
ＨＣｌ → Ｈ＋ ＋ Ｃｌ－
【塩化水素 → 水素イオン ＋ 塩化物イオン】
硫酸は水溶液中では水素イオンと硫酸イオンに電離します。
Ｈ２ＳＯ４ → ２Ｈ＋ ＋ ＳＯ４２ー
【硫酸 → 水素イオン ＋ 硫酸イオン】
硝酸は水溶液中では水素イオンと硝酸イオンに電離します。
ＨＮＯ３ → Ｈ＋ ＋ ＮＯ３ー
【硝酸 → 水素イオン ＋ 硝酸イオン】
炭酸は水溶液中では水素イオンと炭酸イオンに電離します。
Ｈ２ＣＯ３ → ２Ｈ＋ ＋ ＣＯ３２ー
【炭酸 → 水素イオン ＋ 炭酸イオン】
酢酸は水溶液中では水素イオンと酢酸イオンに電離します。
＜化学式＞ ＣＨ３ＣＯＯＨ → Ｈ＋ ＋ ＣＨ３ＣＯＯー
＜示性式＞ Ｃ２Ｈ４Ｏ２ → Ｈ＋ ＋ Ｃ２Ｈ３Ｏ２ー
【炭酸 → 水素イオン ＋ 酢酸イオン】
※示性式とは、分子の性質を分かりやすく書いた式のことです。
＜実験結果＞
青色のリトマス紙の陰極側が赤色に変色する
→ 陽イオンは＋の電気を持っているから陰極に引き寄せられる
→ 酸性の水溶液には陽イオンの水素イオンが含まれている
他の酸性の水溶液で実験しても、同じ結果になる。
電離して水素イオンが生じる化合物を「酸」といいます
アルカリ性の水溶液の場合
アルカリ性の水酸化ナトリウムや水酸化カルシウムなどを使って実験します。
水酸化ナトリウムは水溶液中ではナトリウムイオンと水酸化物イオンに電離します。
ＮａＯＨ → Ｎａ＋ ＋ ＯＨ－
【水酸化ナトリウム → ナトリウムイオン ＋ 水酸化物イオン】
水酸化カルシウムは水溶液中ではカルシウムイオンと水酸化物イオンに電離します。
Ｃａ(ＯＨ)２ → Ｃａ２＋ ＋ ２ＯＨー
【水酸化カルシウム → カルシウムイオン ＋ 水酸化物イオン】
水酸化バリウムは水溶液中ではバリウムイオンと水酸化物イオンに電離します。
Ｂａ(ＯＨ)２ → Ｂａ２＋ ＋ ２ＯＨー
【水酸化バリウム → バリウムイオン ＋ 水酸化物イオン】
アンモニア水は水溶液中ではアンモニウムイオンと水酸化物イオンに電離します。
ＮＨ３ ＋ Ｈ２Ｏ → ＮＨ４＋ ＋ ＯＨー
【アンモニア水 → アンモニウムイオン ＋ 水酸化物イオン】
＜実験結果＞
赤色のリトマス紙の陽極側が青色に変色する
→ 陰イオンはーの電気を持っているから陽極に引き寄せられる
→ アルカリ性の水溶液には陰イオンの水酸化物イオンが含まれている
他のアルカリ性の水溶液で実験しても、同じ結果になる。
電離して水酸化物イオンが生じる化合物を「アルカリ」といいます
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