前のページ 1/2 次のページ

強塩基(きょうえんき、strong base)とは、塩基解離定数の大きい塩基を指し、狭義には水溶液中において電離度が1に近く水酸化物イオンを定量的に生成し、塩基解離定数がpK_b < 0 (K_b > 1 ) 程度のものをいう。水溶性でかつ水溶液中において強塩基であるものは特に強アルカリ(きょうアルカリ、strong alkali)とも呼ばれる。このようなものはタンパク質を加水分解する性質が強く、皮膚などを強く腐食し、目に入ると失明する恐れもある。

: $\backslash rm\; MOH(aq)\; \backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; M^+(aq)\; +\; OH^-(aq)$

: $\backslash rm\; B(aq)\; +\; H\_2O(l)\; \backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; BH^+(aq)\; +\; OH^-(aq)$

◆ 共役塩基としての強塩基

水溶液中において酸HAがプロトンを放出した共役塩基A⁻の塩基解離定数は酸解離定数と以下の関係にあり、弱い酸であるほどその共役塩基は強い塩基となる FA コットン, G. ウィルキンソン著, 中原 勝儼訳 『コットン・ウィルキンソン無機化学』 培風館、1987年,原書:F. ALBERT COTTON and GEOFFREY WILKINSON, Cotton and Wilkinson ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY A COMPREHENSIVE TEXT Fourth Edition, INTERSCIENCE, 1980.田中元治 『基礎化学選書8 酸と塩基』 裳華房、1971年。

:$K\_b\; =\; \backslash frac$

例えば非常に弱い酸であるメタノールCH₃OH(pK_a=16)の共役塩基であるメトキシドイオンCH₃O⁻は強塩基である。

: $\backslash rm\; CH\_3O^-\; +\; H\_2O\backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; CH\_3OH\; +\; OH^-$, $\backslash mboxK\_=\; -2\; \backslash ,$

さらに通常は酸とは見做されない程の著しい弱酸であるアンモニアNH₃(pK_a=35)、水素H₂(pK_a=35)、および水酸化物イオンOH⁻(pK_a>36)の、それぞれの共役塩基であるアミドイオンNH₂⁻(pK_b=−21)、水素化物イオンH⁻(pK_b=−21)、および酸化物イオンO²⁻(pK_b<−22)などはより強力な塩基である。

アルカンなど炭化水素はさらに著しい弱酸であり、メタンCH₄ではpK_a=58程度と予測されているためG.SCHWARZENBACH, Z. physik. Chem.,176 A,133 (1936)、CH₃⁻などアルキルアニオンはより著しい強塩基となる。これは陰イオンの一箇所の非共有電子対に負電荷が集中するためである。ただし、これらの様な著しい強塩基である陰イオンは、水溶液中では激しく加水分解を受け定量的に水酸化物イオンに変化するため、その塩基性を発揮させるには充分に脱水した非水溶媒を用いる必要がある。

: $\backslash rm\; CH\_3^-\; +\; H\_2O\backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; CH\_4\; +\; OH^-\; \backslash ,$

◆ 非水溶媒中における強塩基

水溶液中における酸塩基平衡の概念は非水溶媒中においても適用され、塩基Bがプロトン性溶媒HS中において以下の平衡が著しく右辺に偏り、溶媒からプロトンを引き抜かれたライエイトイオン/リエイトイオン(lyate, S⁻)を定量的に生成する場合、塩基Bは溶媒HS中において強塩基であると表現される。

: $\backslash rm\; B\; +\; HS\backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; BH^+\; +\; S^-$

このような酸塩基平衡は溶媒のプロトン解離性および比誘電率などにより決まる。例えば水溶液中では弱塩基であるアンモニアはフッ化水素中では強塩基としてはたらく。水分子さえフッ化水素中ではかなり強い塩基であるシャロー 『溶液内の化学反応と平衡』 藤永太一郎、佐藤昌憲訳、丸善、1975年。また、ライエイトイオンであるフッ化物イオンを含むフッ化ナトリウムもフッ化水素中では強塩基としてはたらく。

: $\backslash rm\; NH\_3\; +\; HF\backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; NH\_4^+\; +\; F^-$

: $\backslash rm\; H\_2O\; +\; HF\backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; H\_3O^+\; +\; F^-$

水溶液中において強塩基は水平化効果により、塩基性強度はライエイトイオンである水酸化物イオンの強度に制約されることになるが、メタノール中ではメトキシドイオンCH₃O⁻を含むナトリウムメトキシドCH₃ONa溶液、液体アンモニア中ではアミドイオンNH₂⁻を含むナトリウムアミドNaNH₂溶液と、特にプロトン供与性の低い溶媒ではさらに強い塩基性強度を実現することが可能となる。

◆ 水溶液中における強塩基の種類

水溶液中において最も著しい強塩基は、アルカリ金属およびテトラアルキルアンモニウムの水酸化物である。

・ 水酸化リチウム (LiOH)

・ 水酸化ナトリウム (NaOH)

・ 水酸化カリウム (KOH)

・ 水酸化ルビジウム (RbOH)

・ 水酸化セシウム (CsOH)

・ 水酸化テトラメチルアンモニウム (N(CH₃)₄OH)

・ 水酸化テトラエチルアンモニウム (N(C₂H₅)₄OH)

これらに次ぐ強塩基としてはアルカリ土類金属などの水酸化物、および分子性のものとしてプロトン化された陽イオンが共鳴安定化されるグアニジンなどがある。

・ 水酸化カルシウム (Ca(OH)₂)

・ 水酸化ストロンチウム (Sr(OH)₂)

・ 水酸化バリウム (Ba(OH)₂)

・ 水酸化ユウロピウム(II) (Eu(OH)₂)

前のページ 1/2 次のページ

・強塩基 page1

・強塩基 page2