プロトン性溶媒

分子構造の影響

元素の性質の規則性や傾向は、周期表という原子番号が大きい順に並べたときの秩序だったパターンで理解するのが最もよい。 周期表の各元素の水素化物を比較すると、右側の元素、特にハロゲン元素（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）のみが酸性であることがわかる。 この一般論は、表の第一期を横切る元素を順番に調べると、表の右側に近づくと、炭素、窒素、酸素、フッ素の4つの元素に行き着く。 これらの元素の水素化物は、酸性度が高くなっている。 炭素の水素化物であるメタン(CH4)には酸性の性質は見られず、アンモニア(NH3)の系列ではpKaは35、水(H2O)では16、フッ化水素(HF)では4と急激に減少している。 例えば、周期表の右側の2つのグループには、それぞれ酸素、硫黄、セレン、テルル、およびフッ素、塩素、臭素、ヨウ素が含まれている。 第1族の水素化物のpKaは、水（H2O）16、硫化水素（H2S）7、セレン化水素（H2Se）4、テルル化水素（H2Te）3。同様にフッ化水素（HF）は弱酸だが、塩化水素（HCl）、臭化水素（HBr）、ヨウ化水素（HI）は水溶液中で完全解離（強酸である）する。 これらの傾向は、結合強度、電気陰性度（原子核が電子を引きつける力）、イオン溶媒和エネルギーの違いによるもので、このうち前者が最も重要である。 水素化物が2個以上のプロトンを失うことができる場合、塩基上の負電荷が増加するため、2個目の損失は常により困難になる-例, H2S – HS- (pK 7), HS- – S2- (pK 15); 同様に NH4+ – NH3 (pK 9.5), NH3 – NH2- (pK 35).

オキシ酸の強度には、Xは任意の非金属で一般式 XOn(OH)m として与えられる単純な規則が適用されます。 n = 0 (例: ClOH, Si(OH)4) ではpKaは8から11であり，n = 1 (例: HNO2, H2SO3) ではpKa 2-4 となり，n = 2または3 (例: H2SO4, HClO4) では水に完全に解離する (pKa < 0)． これらの規則性は、おそらくアニオンの負電荷がn+1個の等価な酸素原子間で共有されることに起因する。電荷の広がりが大きいほど、アニオンのエネルギーは低くなり、したがって酸は強くなる。 単純なアルコールは非常に弱い酸（pK 16-19）であるが、フェノールはかなり強く（pK 10）、カルボン酸はさらに強い（pK 5）。 カルボン酸の強さは、RCO2-というイオン中の2つの等価な酸素原子の間で負電荷が共有されることに起因している。 最も重要な有機塩基は、アミン、RNH2、R2NH、またはR3Nである。 798>

有機分子の酸塩基特性に対する置換基の効果は非常に広範囲に研究されており、これらの分子の置換によって生じる電子変位の性質を調べる主な方法の1つである。 最も単純な分類では、電子を引きつける置換基（ハロゲン、カルボニル、ニトロ、正電荷の基）と電子をはじく基（アルキル基、負電荷の基）に分けられる。 電子吸引基は酸を強くし、塩基を弱くするが、電子反発基はその逆の作用を持つ。 しかし、特に芳香族化合物や不飽和化合物では、より特殊な電子効果がある場合が多く、それについては特別な説明が必要である

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