揮発性酸の遊離反応

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酸の揮発性} 濃硫酸のみ}{不揮発性}(蒸発しにくい) 濃硫酸以外の酸} {揮発性} (蒸発しやすい) 塩\ {NaClと濃硫酸}の反応を考える.  両者を混ぜると,\ 水溶液中には\ {Na+},\ {Cl-},\ {H+},\ {SO₄²-}\ が混在することになる.  すると,\ 4種の化合物\ {NaCl},\ {Na2SO₄},\ {HCl},\ {H₂SO₄}\ が生成される可能性が考えられる.  加熱すると,\ 揮発性の酸である{HCl}だけがどんどん蒸発し,\ 反応系から取り除かれる. HCl}を増やそうとする方向に反応が進行する(ルシャトリエの原理).  よって,\ {NaCl + H₂SO₄ [][加熱] NaHSO₄ + HCl ^}\ のような反応が起こることになる.  ここで,\ {HCl + NaOH NaCl + H₂O}\ より,\ {NaCl}は揮発性酸{HCl}由来の塩}である.  結局,\ 以下のような反応原理が導かれる.揮発性酸の塩}+不揮発性酸}\不揮発性酸の塩}+揮発性酸\ {^}$} NaCl+{H₂SO₄\加熱]}\ {NaHSO₄+{HCl ^$ ${CaF2+{H₂SO₄加熱]}\ {希硫酸と濃硫酸は別物}である.\ 希硫酸は単なる強酸だが,\ {濃硫酸になって初めて不揮発性を示す.} よって,\ 単なる硫酸ではなく,\ 濃硫酸と書いているわけである. 1例目は{Na2SO₄}\ まではいかずに{NaHSO₄}\ で止まっているが,\ 2例目は{CaSO₄}\ まで進行している. この理由は,\ {酸の強さ}という観点からとらえられる. 硫酸は,\ {H₂SO₄ H+ + HSO₄-}, {HSO₄- H+ + SO₄²-}\ のように二段階で電離する. 酸としての強さ({H+}の放出しやすさ)は,\ H₂SO₄}(第1電離){HCl}{HSO₄^-}(第2電離)}\ である. ここで,\ 例の反応は,\ {元々は弱酸の遊離反応}であったと考えられる. {HCl}由来の塩{NaCl}に{H₂SO₄}\ を加えると,\ より弱い酸{HCl}が遊離する. このとき,\ HCl}は第2電離よりは強いので,\ {HCl}を差し置いて{HSO₄-}\ が{H+}を放出することはない.} それゆえ,\ {NaHSO₄}\ で反応が止まり,\ {Na2SO₄}\ にはならないのである. ただし,\ {HCl}も強酸であるため,\ この{HCl}の遊離反応は平衡状態になり,\ 効率よく進まない. そこで,\ 加熱により揮発性酸{HCl}を追い出すことで,\ 反応を右に押し進めてやることになる. {化学平衡が変化を相殺する方向に移動すること(ルシャトリエの原理)}を利用するわけである. 酸としての強さが\ H₂SO₄{HSO₄^-{HF\ であることを考慮すると,\ 2例目はもはや当然だろう. 硫酸の第2電離が{HF}の電離より起こりやすいため,\ {CaSO₄}\ まで完全に反応が進行する. 弱酸{HF}の遊離反応とも考えられるが,\ 加熱で追い出すため,\ 揮発性酸の遊離反応に分類される. →i{NaNO₃}に濃{H₂SO₄}\ を加えて加熱すると? 濃{H₂SO₄}\ は不揮発性酸である.\ また,\ {NaNO₃}\ は揮発性酸{HNO₃}\ 由来の塩である. よって,\ 揮発性酸の遊離反応\ {NaNO₃ + H₂SO₄ [][加熱] HNO₃ + NaHSO₄}\ が起こる. 酸の強さは,\ {H₂SO₄}e{HNO₃}{HSO₄-}\ である. 揮発性酸の遊離反応に関しては,\ ここで取り上げた3つをおさえておけば済む.
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