オキソ酸

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オキソ酸(オキソさん、Oxoacid)とは、何らかの原子ヒドロキシ基 (-OH) とオキソ基 (=O) が結合しており、かつ、そのヒドロキシ基がプロトンを供与できる化合物を指す[1]。ただし、無機化学命名法に関してIUPACが1990年に行った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。

脱水縮合[編集]

オキソ酸が脱水縮合して、ポリオキソ酸が生成する場合が有る。例えば、リン酸では、二リン酸、三リン酸が見られる。酸無水物も同様に、オキソ酸の脱水縮合生成物に当たる。遷移金属元素のオキソ酸は、金属オキソ酸(ポリ酸)と呼ぶ。

酸としての強さ[編集]

単純なオキソ酸の1つである、炭酸の構造。なお、炭酸は揮発酸だが、オキソ酸が揮発酸とは限らず、例えば硫酸は不揮発酸として知られる。

オキソ酸には、様々な種類が存在する。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。さらに、有機化合物の中にもカルボン酸のようなオキソ酸が存在する。酸塩基反応においてオキソ酸は、一般に、多原子イオンとプロトンを与える。ただし、酸としての強弱は、化合物の種類により様々である。

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 で表される場合に、酸解離定数 Ka は次の関係式で表される。
  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だが、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。これを考慮に入れるとpKa値は規則通り約3.6である。

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かのような値を示す。しかし、実際には規則に従っていると言えない。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、化学平衡を持っているからである。

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が、プロトンを供与できる化合物。例:ヘキサアクア鉄(III)イオン
  3. ^ 隣接するオキソ基が存在せず、ヒドロキシ基がプロトンを供与できる化合物。例:オルトケイ酸 (H4SiO4)

関連項目[編集]