酸・アルカリとは何か？アルカリと塩基の違いは何か？ : サイエンスジャーナル

　酸とは何か？

　酸（acid）は、化学において、塩基と対になってはたらく物質のこと。酸っぱい味のするものが多い。酸の一般的な使用例としては、酢酸（酢に3～5％程度含有）、硫酸（車のバッテリーの電解液に使用）、酒石酸（ベーキングに使用する）などがある。これら三つの例が示すように、酸は溶液、液体、固体であることができる。塩化水素など気体の状態でも酸であることができる。

　一般に、プロトン (H+)を出す物質であるが、何種類かの酸の定義が存在する。酸としてはたらく性質を酸性という。ただし「酸性」という語句は溶液の性質として用いるのが一般的であり、水溶液中において水素イオン濃度が水酸化物イオン濃度より大きい場合、すなわちpH<7の場合を指すことが多い。

　酸、塩基の定義は相対的な概念であるため、ある系で酸である物質が、別の系では塩基としてはたらくことも珍しくはない。例えば、水は、アンモニアに対しては、プロトンを与えるブレンステッド酸として作用するが、塩化水素に対しては、プロトンを受け取るブレンステッド塩基として振る舞う。

　一般的な酸としては、塩化水素（塩酸）、硫酸(H2SO4) 、硝酸(HNO3)、リン酸(H3PO4)、酢酸、クエン酸、ギ酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸、核酸、デオキシリボ核酸、リボ核酸、アミノ酸、脂肪酸など多数ある。

　アレニウスの定義による酸を、アレニウス酸 (Arrhenius acid) という。アレニウス酸は、水溶液中においてプロトン (H+) を出す物質。次式において、塩化水素 (HCl) はアレニウス酸としてはたらいている。
HCl → H+ + Cl−

　王水

　酸の中で最も強力な酸は何だろう？正解は王水である。王水（aqua regia）は、濃塩酸と濃硝酸とを3:1の体積比で混合してできる橙赤色の液体。CAS登録番号は8007-56-5。

　酸化力が非常に強く、王水との反応で生じた金属化合物はその金属の最高酸化数を示す。また、通常の酸には溶けない金や白金などの貴金属も溶解できる。ただしタンタル、イリジウムは酸に対しての耐性が極めて大きいため溶解できない（イリジウムは粉末にすればわずかに溶ける）。また、銀もほとんど溶けない（王水と反応してできる塩化銀 (AgCl) が表面に膜をつくり、反応の進行を妨げる）。ルテニウム、ロジウム、オスミウムとは反応するが、反応速度は低く、徐々に侵される。

　腐食性が非常に強いため、人体にとっては極めて有害である。日本では毒物及び劇物取締法により10 %を超える塩化水素の製剤として劇物となる。

　王水の起源は西暦800年前後に、イスラム科学者アブ・ムサ・ジャービル・イブン＝ハイヤーンにより、まず食塩と硫酸から塩酸ができることが発見され、それを濃硝酸と混合することで王水が開発された。十字軍を通じて中世ヨーロッパに伝えられ、錬金術師たちに注目され、銀以外いかなる金属も溶かし込む事から"aqua regia"（王の水）と名付けられた。日本語の「王水」はこの直訳である。

　塩基とは何か？

　塩基（base）は、化学において、酸と対になってはたらく物質のこと。一般に、プロトン (H+)を受け取る、または電子対を与える化学種。歴史の中で、概念の拡大をともないながら定義が考え直されてきたことで、何種類かの塩基の定義が存在する。

　塩基としてはたらく性質を塩基性という。酸、塩基の定義は相対的な概念であるため、ある系で塩基である物質が、別の系では酸としてはたらくことも珍しくはない。例えば、水は、塩化水素に対しては、プロトンを受け取るブレンステッド塩基として振る舞うが、アンモニアに対しては、プロトンを与えるブレンステッド酸として作用する。塩基性の強い塩基を強塩基（強アルカリ）、弱い塩基を弱塩基（弱アルカリ）と呼ぶ。また、核酸が持つ核酸塩基のことを、単に塩基と呼ぶことがある。

　酸と塩基が中和すると塩ができるが、塩のできる基として名付けられた。アレニウスの定義による塩基をアレニウス塩基 (Arrhenius base)という。水に溶けたときに水酸化物イオン (OH−) を出す物質である。次式において、水酸化ナトリウム (NaOH) はアレニウス塩基としてはたらいている。
NaOH → Na+ + OH−

　アルカリとは何か？

　アルカリ (alkali) とは一般に、水に溶解して塩基性を示し、酸と中和する物質の総称。苦い味をするものが多い。アルカリと塩基はどこが違うのだろうか？

　実は塩基のうち、水に溶けやすいものをアルカリと呼んでいる。典型的なものにはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物（塩）があり、これらに限定してアルカリと呼ぶことが多い。これらは水に溶解すると水酸化物イオンを生じ、アレニウスの定義による酸と塩基の「塩基」に相当する。一方でアルカリをより広い「塩基」の意味で用いることもある。

　アルカリの語源はアラビア語の「القلي‎ al-qily」に由来し、元来は植物の灰を意味する。ジャービル・イブン＝ハイヤーンの命名による（カリウムも同語源）。これらを水に溶かした際に示す性質（例えば鹸化など）がアルカリという概念の始まりである。なお植物灰の主成分は炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどであり、アルカリ性を示すが狭義のアルカリではない。

　アルカリにはどんなものがあるだろうか？水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水、石灰水、アルギニン水溶液、炭酸ナトリウムなどがある。

　酸やアルカリを調べるものにリトマス紙がある。リトマス紙はリトマスゴケという、コケのなかまの色素を使ってつくられる。

参考HP Wikipedia「酸」「塩基」「アルカリ」「王水」