濃硫酸のみ}不揮発性}(蒸発しにくい) \\[.2zh]
\textcolor{cyan}{濃硫酸以外の酸} & \textcolor{red}{揮発性} (蒸発しやすい)
塩\ \ce{NaCl}}と\textcolor{magenta}{濃硫酸}の反応を考えよう. \\[.2zh]
両者を混ぜると,\ 水溶液中には\ \textbf{\textcolor{Purple}{\ce{Na+},\ \ce{Cl-},\ \ce{H+},\ \ce{SO4^2-}\ が混在}}することになる. \\[.2zh]
すると,\ 4種の化合物\ \textbf{\textcolor{Purple}{\ce{NaCl},\ \ce{Na2SO4},\ \ce{HCl},\ \ce{H2SO4}\ が生成される可能性}}が考えられる. \\[.2zh]
\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}すると,\ \textbf{\textcolor{red}{揮発性の酸である\ce{HCl}だけがどんどん蒸発し,\ 反応系から取り除かれる.}} \\[.2zh]
よって,\ \textbf{\textcolor{red}{\ce{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).}} \\[.2zh]
つまり,\ \textbf{\textcolor{red}{\ce{NaCl + H2SO4 ->[][加熱] NaHSO4 + HCl ^}}}\ のような反応が起こることになる. \\[.2zh]
ここで,\ \ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}\ より,\ \textbf{\textcolor{cyan}{\ce{NaCl}は揮発性酸\ce{HCl}由来の塩}}である. \\[.2zh]
以上から,\ 次の反応原理が導かれる. 揮発性酸の塩}+\textcolor{magenta}{不揮発性酸}\ \ce{->}\ \textcolor[named]{ForestGreen}{不揮発性酸の塩}+\textcolor{red}{揮発性酸\ \ce{^}}}$\ }}} \\\\
NaCl}}+\textcolor{magenta}{\ce{H2SO4}}\ \ce{->[][\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}]}\ \textcolor[named]{ForestGreen}{\ce{NaHSO4}}+\textcolor{red}{\ce{HCl ^}}$ \\[.4zh]
\rei\ \ $\textcolor{cyan}{\ce{CaF2}}+\textcolor{magenta}{\ce{H2SO4}}\ \ce{->[][\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}]}\ \textcolor[named]{ForestGreen}{\ce{CaSO4}}+\ce{2}\textcolor{red}{\ce{HF
\bm{希硫酸と濃硫酸は別物}と考える.\ 希硫酸は単なる強酸だが,\ \bm{濃硫酸になって初めて不揮発性を示す.} \\[1zh]
1例目は\ce{Na2SO4}\,までは進行せず\ce{NaHSO4}\,で止まっているが,\ 2例目は\ce{CaSO4}\,まで進行している. \\[.4zh]
これは,\ \bm{酸の強さ}に起因する. \\[.2zh]
硫酸は,\ \ce{H2SO4 -> H+ + HSO4-}, \ce{HSO4- -> H+ + SO4^2-}\ のように二段階で電離する. \\[.4zh]
酸としての強さ(\ce{H+}の放出しやすさ)は,\ \bm{\ce{H2SO4}\,(第1電離)>\ce{HCl}>\ce{HSO4^-}\,(第2電離)}\ である. \\[1zh]
実は,\ 揮発性酸の遊離反応は,\ \bm{弱酸の遊離反応の一種}である. \\[.2zh]
\ce{NaCl}に\ce{H2SO4}\,を加えると,\ \ce{H2SO4}\,から\ce{Cl-}\,に\ce{H+}\,が受け渡され,\ より弱い酸\ce{HCl}が遊離する. \\[.4zh]
\bm{\ce{HCl}は\ce{HSO4-}\,よりは強い酸なので,\ \ce{HSO4-}\,からさらに\ce{Cl-}\,に\ce{H+}\,が受け渡されることはない.} \\[.4zh]
それゆえ,\ \ce{NaHSO4}\,で反応が止まり,\ \ce{Na2SO4}\,までは進行しないのである. \\[1zh]
さて,\ \ce{HCl}も強酸なので,\ \ce{H2O}があると\ce{H+}\,を受け渡して電離する. \ce{HCl + H2O -> Cl- + H3O+} \\[.4zh]
\ce{H2O}がほとんど存在しない濃硫酸を用いることで,\ \ce{HCl}が電離できなくなる. \\[.4zh]
この状態で加熱すると,\ 揮発性酸\ce{HCl}のみが追い出され,\ 反応を効率よく右に押し進められる. \\[.2zh]
\bm{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. \\[1zh]
酸としての強さが\ \bm{\ce{H2SO4}>\ce{HSO4^-}>\ce{HF}}\ であることを考慮すると,\ 2例目はもはや当然だろう. \\[.4zh]
硫酸の第2電離が\ce{HF}の電離より起こりやすいため,\ \ce{CaSO4}\,まで完全に反応が進行する. \\[.4zh]
弱酸\ce{HF}の遊離反応とも考えられるが,\ 加熱して追い出すことでより効率よく捕集できる. \\[.2zh]
それゆえ,\ 揮発性酸の遊離反応に分類される. \\[.2zh]
結局,\ 弱酸の遊離反応において特に濃硫酸を用いて加熱する場合が揮発性酸の遊離反応である. \\[1zh]
\toi\ \ \ce{NaNO3}\ に濃\ce{H2SO4}\ を加えて加熱すると？ \\[.4zh]
\kai\ \ 濃\ce{H2SO4}\ は不揮発性酸である.\ また,\ \ce{NaNO3}\ は揮発性酸\ce{HNO3}\,由来の塩である. \\[.4zh]
\phantom{\toi}\ \ また,\ 酸の強さは,\ \ce{H2SO4}>\ce{HNO3}>\ce{HSO4-}\ である. \\[.4zh]
\phantom{\toi}\ \ よって,\ 揮発性酸の遊離反応\ \ce{NaNO3 + H2SO4 ->[][加熱] NaHSO4 + HNO3 ^}\ が起こる. \\\\
揮発性酸の遊離反応に関しては,\ 本項で取り上げた3つをおさえておけば済む.
