オキソ酸

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最も簡単なオキソ酸の1つ。炭酸

オキソ酸(オキソさん、Oxoacid)とは、ある原子ヒドロキシル基 (-OH) とオキソ基 (=O) が結合しており、且つそのヒドロキシル基が酸性プロトンを与える化合物のことを指す[1]。ただし、無機化学命名法IUPAC1990年勧告のオキソ酸の定義では、先述した化合物の他にアクア酸 (aqua acid)[2]ヒドロキソ酸 (hydroxoacid)[3] もオキソ酸に含まれることになる。無機化合物のオキソ酸の例としては硫酸硝酸リン酸などが挙げられる。有機化合物で最も重要なオキソ酸はカルボン酸である。酸性の強弱は化合物の種類によりさまざまなものがある。一般に、オキソ酸は多原子イオンと水素イオンを与える。

オキソ酸が脱水縮合することで、ポリオキソ酸が生成する。例えば、リン酸では二リン酸、三リン酸である。酸無水物も同様に、オキソ酸の脱水縮合生成物にあたる。遷移金属元素のオキソ酸は金属オキソ酸(ポリ酸)と呼ぶ。

ポーリングの規則[編集]

単核オキソ酸の酸性度の強さを推定する2つの経験則としてポーリングの規則(Pauling's rules)が知られている。

  1. 中心元素 E のオキソ酸の化学式が EOm(OH)n で表されるときに、酸解離定数 Ka は次の関係式で表される。
    \mbox{p}K_a = -\log K_a \approx 8 - 5m
  2. n>1の酸の逐次酸解離のpKa値はプロトン解離が1回起こる毎に5ずつ増加する。

ただし、この規則に従わないオキソ酸も存在する。例えば炭酸の推定値は3であるが実測値は6.4である。これは水溶液中に溶けている二酸化炭素のうち僅かしか炭酸にならないためである。このことを考慮に入れるとpKa値は規則通り約3.6となる。

\rm CO_2 + H_2O \ \overrightarrow\longleftarrow \ H_2CO_3
\rm H_2CO_3 \ \overrightarrow\longleftarrow \ H^+ + HCO_3^-

また、亜硫酸は見かけ上のpKaが1.9と一見して規則に従っているような値を示すが、実際には規則に従っているとはいえない。これはSO2水溶液中に亜硫酸分子が検出されず、さらに二亜硫酸イオンを生成するなど複雑な平衡を持っているからである。

\rm SO_2 + H_2O \ \overrightarrow\longleftarrow \ H^+ + HSO_3^-
\rm 2HSO_3^- \ \overrightarrow\longleftarrow \ S_2O_5^{2-} +  H_2O

オキソ酸の一覧[編集]

脚注[編集]

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  1. ^ IUPAC Gold Book - oxoacids
  2. ^ 中心金属イオンに配位した水分子に酸性プロトンが存在する酸。例:ヘキサアクア鉄(III)イオン
  3. ^ 隣接するオキソ基が存在しないヒドロキシル基に酸性プロトンが存在する酸。例:オルトケイ酸 (H4SiO4)

関連項目[編集]