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酸としての強さを考える問題です。

whi********さん

2016/2/2618:26:06

酸としての強さを考える問題です。

HClO4は、塩素のオキソ酸の中で一番酸としての働きが強いですが、その要因は4個のOが周囲の電子をひきつけてHの正電荷が大きくなり、電離しやすくなる。という説明があったのですが、Hがより大きく正に帯電し、Oもより大きく負に帯電すると電気的に一層結びつきがつよくなって電離しにくくなるのではないですか?
電荷がおなじ(HもOも負または正に帯電)ならば反発しあってバラバラになりそうですが…。

それか、結合が強くなり、原子同士が近くなりすぎると逆に反発してしまうということなんでしょうか?

教えてくださいお願いします!

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ベストアンサーに選ばれた回答

カモネギさん

2016/2/2618:46:27

過塩素酸のO-H結合は「共有結合」とみなすこともできますが、
大きな分極によって「イオン結合性」が大きくなっている、
ということです。共有結合を切ることは大きなエネルギーが
必要ですが、イオン結合を切ることは、電荷の担い手が
別の化学種になることで容易になります。これは結合の
組み換えとも言えます。過塩素酸の水素イオンの新たな担い手は
溶媒である「水」です。水溶液中で水素イオンは単独で存在しては
いません。H3O+、つまり、ヒドロニウムイオンとして存在して
いるわけです。過塩素酸が水素イオンを放出する、ということは
水素イオンを水分子が受け取る、ということでもあるわけです。
これは言い換えれば、水分子と水素イオンの間に、新たな
O-H結合を作る、ということなわけです。

  • 質問者

    whi********さん

    2016/2/2619:31:56

    共有結合とイオン結合なら
    イオン結合のほうが結合力が弱いので、共有結合とイオン結合が
    組み変わった結果、イオン結合の部分がちぎれてH3O+が発生するという事ですか?

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質問した人からのコメント

2016/2/28 10:33:31

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sc_********さん

編集あり2016/2/2623:36:50

①EOm(OH)nで表されるオキソ酸のpKa値は、ポーリングの規則により次のようになる。
第一段の酸解離定数Ka1はオキソ基の数mが1つ増えるごとに(10)5乗倍に増加する。pKa1値は5単位ずつ減少する。pKa1≒8-5m
②オキソ酸の1つめのプロトンが解離した後の構造に着目すると、HClO4のプロトンが解離してClO4-になると、4つの共鳴構造を書くことができ、共鳴による安定化が得られる。
③4個の塩素のオキソ酸は、それぞれ解離して、陰イオンClO-,ClO2-,ClO3-,ClO4-をつくる。いずれも-1の電荷をもつが、この電荷はClO4-では4個の酸素に配分されている。酸素原子の数が増すにつれて陰イオンのプロトンに対する引力は減少する。

him********さん

2016/2/2618:39:16

まあ、そういうのがよくある説明なんですけど、おかしいですよね。

そもそも、酸の強さというのは、
HX + H2O と X- + H3O+ の平衡定数によって決まりますよね?
だとすれば、それは、H+がH2OとX-のどちらにつきやすいかという比較の話になります。強酸であるということは、X-に付くよりも、H2Oに付く方が相対的に安定であることになります。ただし、H2Oに付く方に関しては、どの酸でも常に共通ですので、それは、要するにX-につきやすいかどうかという話になります。
だとすれば、塩素のオキソ酸のイオンの中で過塩素酸イオンがもっともH+に付きにくい事になりますよね。となれば、それを説明するしかないはずです。

で、それらのイオンはいずれも−1の電荷を持っていますので、H+と強い結合を作りやすいのは、その負電荷が狭い範囲に集中しているものです。過塩素酸イオンはどうかといえば、4個の酸素原子を有しており、それらはいずれも等価です。だとすれば、大雑把な話として、負電荷が4個の酸素に分散している事になるので、H+を強く引きつけることはできません。

それに対して、次亜塩素酸であれば酸素は1個で、そこに負電荷が集中するのでH+と強く結合し、酸性度が小さくなります。

・・・・という説明なら納得できますか?

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