はじめに

化学において「酸」と「塩基」は非常に基本的かつ重要な概念です。
レモンの酸っぱさや石けんのヌルヌル感も、酸や塩基の性質によるものです。
今回は、酸と塩基の定義・性質・中和反応の仕組み、そして pH という指標について解説します。

酸と塩基の定義

アレーニウスの定義（高校化学での基本）

• 酸：水に溶けて水素イオン（H⁺）を出す物質
• 塩基：水に溶けて水酸化物イオン（OH⁻）を出す物質

例：

• 塩酸（HCl）→ H⁺ + Cl⁻
• 水酸化ナトリウム（NaOH）→ Na⁺ + OH⁻

ブレンステッド・ローリーの定義（やや発展）

• 酸：H⁺（プロトン）を与える物質
• 塩基：H⁺（プロトン）を受け取る物質

この定義では、水以外の溶媒中での反応や、イオンのやりとりも説明できます。

酸と塩基の性質

中和反応とは？

酸と塩基が反応して、水と塩（えん）をつくる反応を中和反応といいます。

例：
$\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$

この反応では、H⁺ と OH⁻ が結びついて水（H₂O）ができ、残った Na⁺ と Cl⁻ が塩（NaCl）となります。

pH とは？

pH（ピーエイチ）は、水溶液中の H⁺ の濃度を示す尺度で、次のように定義されます：

$\text{pH} = -\log_{10} [\text{H}^+]$

• pH 7：中性（純水）
• pH < 7：酸性（H⁺ が多い）
• pH > 7：塩基性（OH⁻ が多い）

pH は 0〜14 の範囲で表されることが多く、1 単位違うだけで H⁺ 濃度は 10 倍違うという「対数スケール」であることも重要です。

指示薬と pH の測定

• リトマス紙（青 → 赤：酸性、赤 → 青：塩基性）
• BTB 溶液、フェノールフタレインなども色の変化で pH の目安がわかる
• 精密には pH メーターを使用する

まとめ

• 酸は H⁺ を出し、塩基は OH⁻ を出す（あるいは受け取る）
• 酸と塩基が反応すると中和が起こり、水と塩ができる
• pH は H⁺ の濃度を示す指数スケールで、0〜14 で酸性・中性・塩基性を判断する

次回は、化学結合と物質の状態（固体・液体・気体）との関係について解説します。