Weak Acids
Why are acids weak or strong?
Every acid reacts with water.弱酸性は水と反応する。 プロトンを失うと、そのプロトンを水に移します。 水はプロトンを溶かすと塩基として作用する。 共役酸はプロトン化した水で、（H3O）+、（H5O2）+、（H2nOn）+、または単にH+（aq）として表されます。 強酸は水中で完全に解離し、弱酸は水中で共役塩基と平衡になる。 強酸である硝酸（HNO3）と弱酸である亜硝酸（HNO2）の水中での反応を見てみましょう。
硝酸はその共役塩基がより安定しているので亜硝酸より強い酸である。 NO3-イオンは、NO2-における過剰な負電荷が2つの酸素原子に分散しているのに対し、3つの酸素原子に分散している。
負電荷が電気陰性要素にあり、電荷が複数の原子に非局在化している場合、共役塩基はより安定である。 共役塩基が安定であればあるほど、酸は強くなる。 安定な共役塩基はあまり塩基性ではない。 非常に強い酸は非常に弱い共役塩基を持ち、非常に弱い酸は非常に強い共役塩基を持つ。
弱酸性平衡
亜硝酸はプロトンとその共役塩基であるNO2-と平衡状態にある。 水の濃度は一定なので、水の濃度と平衡定数の積に等しい定数を定義することができる。 この定数、KaはHNO2の場合10-3.29です。
このKaを使って亜硝酸の溶液のpHを決めることができます。 例えば、0.01モルのHNO2を1.0Lの水に溶かして作った溶液のpHを測定してみましょう。
酸の一部はH+とNO2-に解離しますが、w=どの程度かはわかりません。 溶媒和したプロトンのモル濃度をx so = xと呼ぶことにします。これは、酸の解離によって等量のNO2-が生成するので、その濃度もxでなければならないことを意味します。 濃度
二次方程式を使ってxを解くことはいつでも可能ですが、ほとんどの場合、近似を使って解くことができます。 解離の程度が小さいと仮定すれば、酸の平衡濃度は元の濃度からあまり変化しない。
近似式は、二次式から求めたのと同じpH値が得られるので、この場合は良い方法です。
弱酸と強塩基の反応
強塩基は弱塩基と完全に反応して、弱酸の共役塩基を形成する。 すると、水中で弱酸とその共役塩基の間に平衡が生じる。
たとえば、0.010 mol HNO2と0.004 mol NaOHを1.0 Lの水に混ぜてできた溶液を見てみましょう。 これも近似式で解けます。
弱酸と強酸
酸の解離定数は表のとおりである。 表にはpKa値が記載されている。
非常に強い酸、つまり水中で完全に解離する酸は、非水系溶媒での酸解離平衡を調べることによって区別し、水に対するpKaを推定している。 弱酸の平衡定数（pKa >0）は溶液のpH測定から決定される。