酸解離定数とは？pKaで「酸の強さ」が一発でわかる

酸の強さって、何で決まる？

「塩酸は強酸、酢酸は弱酸」

化学の授業でそう習ったと思います。

でも、

何をもって”強い” “弱い”と判断しているのか、説明できますか？

その答えが酸解離定数です。

酸解離定数(Ka)とは？

酸HAが水中で解離すると、次の平衡が成り立ちます。

HA + H₂O ⇄ H₃O⁺ + A^–

このときの平衡定数が酸解離定数(K_a)です。

K_a = [H₃O⁺] [A^–] / [HA]

ポイントはシンプルです。

• よく解離する→[H₃O⁺]が大きい→K_aが大きい→強い酸
• あまり解離しない→[H₃O⁺]が小さい→K_aが小さい→弱い酸

pKaとは何か？

実際のK_aは、とても大きかったり、とても小さかったりします。

K_aのままでは扱いにくいため、よく使われるのがpK_aです。

pKa = -log₁₀K_a

つまり、

• pK_aが小さい→強い酸
• pK_aが大きい→弱い酸

と覚えておけばOKです。

具体例で見てみよう

一般的にpK_aがマイナスである場合に強酸といい、水中で完全に解離します。

この表を見ると、

過塩素酸は酢酸よりもはるかに強い酸

ということが、数字で一目瞭然になります。

実際、酢酸に過塩素酸が溶けている場合、

過塩素酸は酸、酢酸は塩基として振る舞います。

HClO₄ + CH₃COOH ⇄ CH₃COOH₂⁺ + ClO₄^–

酸・塩基は絶対的な性質ではなく、相対的な関係なのです。

まとめ

• 酸解離定数K_a
  →酸が水中で解離する反応における平衡定数
• pK_a
  →酸解離定数K_aの対数
• pK_aが小さいほど強い酸、pK_aが大きいほど弱い酸