水溶液すいようえき と イオン

この 章しょう で 学まなぶ こと

第だい 4 章しょう は、 中なか 3 化か学がく の 中ちゅう心しん単元たんげん 「水溶液すいようえき と イオン」 で す。 中なか 2 で 学まなんだ 「原子げんし と 分子ぶんし」 の 内うち側がわ に 入いり り、 原子げんし が 電でん気き を 帯おび び る こ と で 起おこし こ る 現げん象しょう を 学がく び ます。

• 電解質でんかいしつ と 非電解質ひでんかいしつ の ちが い を 知ち る
• イオン (陽イオンひイオン と 陰イオンかげイオン) と は 何なに か を 知ち る
• 電離でんり を 化学反応式かがくはんのうしき (イオン 式しき) で 表ひょう せ る
• 酸さん と アルカリ の 性せい質しつ を 知ち る
• pH と 指示薬しじやく で 酸性さんせい・中性ちゅうせい・アルカリ 性せい を 区く別べつ で き る
• 中和ちゅうわ と 塩しお が で き る 反はん応のう を 理り解かい す る
• 強酸きょうさん・強塩基つよえんき の 安全あんぜん な 取扱とりあつかい い を 身み に つ け る

ポイント: 中なか 2 で 「原子げんし は そ れ 以上いじょう分ぶん け ら れ な い」 と 学がく び ました が、 実みのる は 原子げんし の 中ちゅう に 電子でんし と い う 粒つぶ が あ り、 そ れ が 動どう く こ と で イオン が で き ます。

1. 電解でんかい質しつ と 非ひ電解でんかい質しつ

水溶液すいようえき の 電気でんき の 通とおり やすさ

水みず に 物質ぶっしつ を 溶 か す と、 電でん気き を 通つう す も の と 通どおり さ な い も の が あ り ます。

種しゅ類るい	定てい義ぎ	例れい
**[[電解質	でんかいしつ]]**	水みず に 溶 か す と 電でん気き を 通つう す 物質ぶっしつ
**[[非電解質	ひでんかいしつ]]**	水みず に 溶 か し て も 電でん気き を 通つう さ な い

確たしかめ 方かた

実じっ験けん装そう置ち	や り 方かた
[[電源	でんげん]] + 豆まめ電でん球きゅう + [[電極

電気でんき が 流ながれる 理由りゆう

電解質でんかいしつ は 水みず に 溶 け る と 粒子りゅうし (= イオン) に 分ぶん か れ ます。 イオン は 電でん気き を 帯おび び て い る た め、 電源でんげん を つ な ぐ と 動どう き 始はじめ め、 電流でんりゅう が 流ながれ れ ます。

非電解質ひでんかいしつ は 水みず に 溶 け て も 「分子ぶんし の ま ま」 で、 電でん気き を 帯おび び て い な い の で 電でん流りゅう が 流ながれ れ ま せ ん。

2. イオン と は

原子げんし の 構造こうぞう

中なか 2 で 学がく ん だ 原子げんし は、 実みのる は さ ら に 細ほそ か く 分ぶん け ら れ ます。

部分ぶぶん	電でん気き の 性せい質しつ	場所ばしょ
**[[原子核	げんしかく]]**	プ ラ ス (+)
**[[電子	でんし]]**	マ イ ナ ス (−)

ふ つ う の 原子げんし は、 プ ラ ス と マ イ ナ ス が 同どう じ 数かず な の で、 全体ぜんたい と し て 「電でん気き を 帯おび び て い な い」 状じょう態たい で す。

イオン の でき 方

原子げんし が 電子でんし を 失しつ っ た り 受 け 取と っ た り す る と、 プ ラ ス と マ イ ナ ス の 数かず が 釣つり り 合ごう わ ず、 電でん気き を 帯おび び た 粒つぶ に な り ます。 こ れ が イオン で す。

種しゅ類るい	で き 方かた	記号きごう の 例れい
**[[陽イオン	ひイオン]]**	[[電子
**[[陰イオン	かげイオン]]**	[[電子

主おもな イオン

名前なまえ	化か学がく式しき	種しゅ類るい
水すい素そ イオン	H⁺	[[陽イオン
ナトリウム イオン	Na⁺	[[陽イオン
カリウム イオン	K⁺	[[陽イオン
カルシウム イオン	Ca²⁺	[[陽イオン
銅どう イオン	Cu²⁺	[[陽イオン
亜あ鉛えん イオン	Zn²⁺	[[陽イオン
塩化えんか物ぶつ イオン	Cl⁻	[[陰イオン
水みず酸さん化か物 イオン	OH⁻	[[陰イオン
[[硝酸	しょうさん]] イオン	NO₃⁻
[[硫酸	りゅうさん]] イオン	SO₄²⁻

大事だいじ: 「⁺」 や 「⁻」 の 数字すうじ は 失しつ っ た / 受 け 取と っ た 電子でんし の 数かず を 表ひょう し ます。 例れい: Ca²⁺ は 電子でんし を 2 個こ失しつ っ た 陽イオンひイオン。

3. 電離でんり と 化学かがく式しき

電離でんり

電解質でんかいしつ が 水みず に 溶 け る と き、 陽イオンひイオン と 陰イオンかげイオン に 分ぶん か れ る こ と を 電離でんり と 言げん い ます。

電離でんり の 式しき の 例れい

| 物質ぶっしつ | 電離でんり式 | |---|---| | 食しょく塩えん (NaCl) | NaCl → Na⁺ + Cl⁻ | | 塩えん酸さん (HCl) | HCl → H⁺ + Cl⁻ | | 水みず酸さん化か ナトリウム (NaOH) | NaOH → Na⁺ + OH⁻ | | 硫酸りゅうさん (H₂SO₄) | H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻ | | 水みず酸さん化か カリウム (KOH) | KOH → K⁺ + OH⁻ |

ポイント: 電離でんり式 で は、 左さ辺へん と 右う辺へん で 原子げんし の 数かず が そ ろ う だ け で な く、 電でん気き (プ ラ ス と マ イ ナ ス の 合ごう計けい) も そ ろ い ます。 例れい: H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻ は、 左ひだり が 0、 右みぎ も (+1)×2 + (−2) = 0。

4. 酸さん と アルカリ

酸さん と は

水みず に 溶 か し た と き 水素イオンすいそイオン H⁺ を 出で す 物質ぶっしつ を 酸さん と 言げん い ます。

酸さん の 性質せいしつ

性せい質しつ	くわ し く
酸さん っ ぱ い 味あじ	食用しょくよう の 酸さん ([[酢酸
青[[リトマス紙	リトマスし]] を 赤あか に 変へん え る
金きん属ぞく と 反はん応のう し て 水すい素そ を 出で す	例れい: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
**[[BTB液	BTBえき]]** を 黄色きいろ に す る

主おも な 酸さん

名前なまえ	化か学がく式しき	例れい
塩えん酸さん	HCl	胃液いえき
[[硫酸	りゅうさん]]	H₂SO₄
[[硝酸	しょうさん]]	HNO₃
[[酢酸	さくさん]]	CH₃COOH
[[クエン酸	クエンさん]]	C₆H₈O₇
[[炭酸	たんさん]]	H₂CO₃

アルカリ と は

水みず に 溶 か し た と き 水酸化物イオンすいさんかぶつイオン OH⁻ を 出で す 物質ぶっしつ を アルカリ (英語えいご で 塩基えんき = base) と 言げん い ます。

アルカリ の 性質せいしつ

性せい質しつ	くわ し く
苦く い 味あじ、 ぬ る ぬ る	触さわ ら ず 確 か め な い (危き険けん)
赤[[リトマス紙	リトマスし]] を 青あお に 変へん え る
タンパク 質しつ を 溶 か す	せ っ け ん が 油あぶら を 落 と す 仕組しくみ み
**[[BTB液	BTBえき]]** を 青あお に す る
フェノールフタレイン を 赤あか に す る	[[指示薬

主おも な アルカリ

名前なまえ	化か学がく式しき	例れい
水みず酸さん化か ナトリウム	NaOH	苛か性せい ソーダ、 [[排水
水みず酸さん化か カリウム	KOH	せ っ け ん 製せい造ぞう
水みず酸さん化か カルシウム	Ca(OH)₂	石せっ灰かい水、 漆しっ喰くい
アンモニア 水みず	NH₃ + H₂O	洗せん剤ざい
重じゅう曹そう	NaHCO₃	ベ ー キ ン グ パ ウ ダ ー

5. pH と 指示薬しじやく

pH と は

水すい溶よう液えき の 酸性さんせい / 中性ちゅうせい / アルカリ 性せい の 強つよ さ を 表ひょう す 数値すうち を pH (ピーエイチ) と 言げん い ます。 0 か ら 14 ま で の 値ね を 取と り ます。

pH	性せい質しつ
0〜2	強[[酸性
3〜6	弱[[酸性
7	**[[中性
8〜11	弱[[アルカリ性
12〜14	強[[アルカリ性

身近みぢか な もの の pH

物もの	pH (お お よ そ)	性せい質しつ
胃液いえき	1〜2	強[[酸性
レモン 汁しる	2	酸性さんせい
[[酢	す]]	3
炭たん酸さん飲料いんりょう	4	弱[[酸性
雨あめ (普ふ通つう)	5〜6	弱[[酸性
純じゅん水みず	7	[[中性
海水かいすい	8	弱[[アルカリ性
重じゅう曹そう水	9	弱[[アルカリ性
せ っ け ん 水みず	10	アルカリ 性せい
漂白ひょうはく剤ざい	12〜13	強[[アルカリ性

指示薬しじやく一覧いちらん

| 指示薬しじやく | 酸性さんせい | 中性ちゅうせい | アルカリ性あるかりせい | |---|:---:|:---:|:---:| | リトマス紙リトマスし | 青あお → 赤あか | 変へん化か な し | 赤あか → 青あお | | BTB液BTBえき | 黄き | 緑みどり | 青あお | | フェノールフタレイン | 無色むしょく | 無色むしょく | 赤あか | | ムラサキキャベツ液 | 赤あか | 紫むらさき | 黄き緑みどり | | pH 試し験けん紙し | 数値すうち で 表示ひょうじ | 数値すうち で 表示ひょうじ | 数値すうち で 表示ひょうじ |

大事だいじ: BTB液BTBえき は 黄き → 緑みどり → 青あお が 「酸さん → 中なか → ア」 の 順じゅん で わ か り や す い、 中学ちゅうがく で は 最さい も よ く 使し う 指示薬しじやく で す。

6. 中和ちゅうわ と 塩しお

中和ちゅうわ と は

酸さん と アルカリ を 混 ぜ る と、 互 い の 性せい質しつ を 打だ ち 消しょう し 合ごう い ます。 こ れ を 中和ちゅうわ と 言げん い ます。

酸さん の H⁺ + アルカリ の OH⁻ → H₂O (水すい)

中和ちゅうわ の 反応はんのう式しき

| 酸さん + アルカリ | 反応はんのう式しき | |---|---| | HCl + NaOH | HCl + NaOH → NaCl + H₂O | | H₂SO₄ + 2NaOH | H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O | | HCl + KOH | HCl + KOH → KCl + H₂O |

塩しお と は

中和ちゅうわ で 水すい と 一いっ緒しょ に で き る 物質ぶっしつ を 塩しお (え ん) と 言げん い ます。 化か学がく で の 「塩しお」 は 食しょく塩えん だ け で な く、 陽イオンひイオン と 陰イオンかげイオン が 結むすぶ び つ い た 物質ぶっしつ す べ て を 指ゆび し ます。

| 酸さん + アルカリ | で き る 塩しお | |---|---| | 塩えん酸さん + 水みず酸さん化か ナトリウム | 食しょく塩えん (NaCl) | | 硫酸りゅうさん + 水みず酸さん化か ナトリウム | 硫酸りゅうさん ナトリウム (Na₂SO₄) | | 塩えん酸さん + 水みず酸さん化か カリウム | 塩化えんか カリウム (KCl) | | 硝酸しょうさん + 水みず酸さん化か ナトリウム | 硝酸しょうさん ナトリウム (NaNO₃) |

中和ちゅうわ の 観察かんさつ方法ほうほう

BTB液BTBえき を 入いり れ た 塩えん酸さん (黄色きいろ) に 水みず酸さん化か ナトリウム を 少しょう し ず つ 加か え る と:

加か え た 量りょう	色いろ	性せい質しつ
0	黄き	強[[酸性
少しょう し	黄き	弱[[酸性
ち ょ う ど 中和ちゅうわ点てん	緑みどり	**[[中性
多おお め	青あお	アルカリ 性せい

ポイント: 中和ちゅうわ は 発熱はつねつ を 伴とも い ます。 強つよ い 酸さん と 強つよ い アルカリ を 混 ぜ る と か な り 熱ねつ く な る の で 注ちゅう意い。

7. 安全あんぜん配慮はいりょ と ふりかえり

強酸きょうさん・強つよし塩基えんき の 取扱とりあつかい い

中なか 3 化か学がく の 実験じっけん で は 塩えん酸さん や 水みず酸さん化か ナトリウム な ど の 強酸きょうさん・強塩基つよえんき を 使し い ます。 取扱とりあつかい い を 誤あやま る と や け ど や 失明しつめい の 危き険けん が あ り ます。

場ば面めん	危き険けん	対たい策さく
塩えん酸さん・[[硫酸	りゅうさん]] が 服ふく に 付つけ く	服ふく が 溶 け る
水みず酸さん化か ナトリウム が 目め に 入いり る	失明しつめい の 危き険けん	**[[保護メガネ
[[薬品	やくひん]] の 蒸じょう気き を 吸 う	気持きもち ち 悪あく く な る
[[薬品	やくひん]] を 触さわ る	皮ひ膚ふ が 荒あら れ る
[[薬品	やくひん]] を 流ながれ し に 捨 て る	環かん境きょう汚お染せん

安全あんぜん ルール 5 か 条じょう

1. 保護メガネほごメガネ を 必 ず 着用ちゃくよう (強酸きょうさん・強塩基つよえんき の 場ば面めん で は 例外れいがい な し)
2. 換気かんき を 行あるき う (窓まど を 開ひらき け、 換かん気き扇おうぎ を 回かい す)
3. 薬品やくひん を 直ちょく接触せっしょく ら な い (ゴム手袋ゴムてぶくろ推奨すいしょう、 こ ぼ し た ら 大量たいりょう の 水みず で 洗あらい う)
4. 口ぐち で す す ら な い (ピペット は 必 ず 安全ピペッターあんぜんピペッター を 使し う)
5. 流りゅう し に 直接ちょくせつ捨 て な い (中和ちゅうわ後 に 廃はい棄き、 必 ず 先生せんせい の 指し示じ)

この 章しょう の ふりかえり

• 電解質でんかいしつ と 非電解質ひでんかいしつ の ちが い と 例れい が 言げん え る
• [ ]陽イオンひイオン と 陰イオンかげイオン の ちが い (Na⁺ と Cl⁻ な ど) を 説せつ明めい で き る
• 電離でんり の 式しき (NaCl → Na⁺ + Cl⁻) を 書しょ け る
• 酸さん = H⁺ を 出で す、 アルカリ = OH⁻ を 出で す が 言げん え る
• [ ]BTB液BTBえき の 色いろ変へん化か (黄き・緑みどり・青あお) を 言げん え る
• [ ]pH の 数値すうち と 性せい質しつ (0-14、 7 が 中性ちゅうせい) が 言げん え る
• 中和ちゅうわ の 反はん応のう (H⁺ + OH⁻ → H₂O) を 書しょ け る
• [ ]塩しお (え ん) と は 何なに か (NaCl、 Na₂SO₄ な ど) を 言げん え る
• 強酸きょうさん・強塩基つよえんき の 安全あんぜん ル ー ル (保護メガネほごメガネ・換気かんき) を 守まもり れ る

この 章しょう の 安全あんぜん配慮はいりょ

• 保護メガネほごメガネ を 必 ず 着用ちゃくよう (強酸きょうさん・強塩基つよえんき で は 例外れいがい な し)
• 換気かんき を 行あるき う (窓まど を 開ひらき け、 換かん気き扇おうぎ を 回かい す)
• 薬品やくひん を 直ちょく接触せっしょく ら な い、 口くち に 入いり れ な い
• 服ふく や 皮ひ膚ふ に 付つけ い た ら す ぐ 大量たいりょう の 水みず で 洗あらい う
• 目め に 入いり っ た ら 15 分ぶん以上いじょう大量たいりょう の 水みず で 洗あらい い、 す ぐ 病院びょういん へ
• 薬品やくひん を 流りゅう し に 捨 て な い、 必 ず 先生せんせい の 指し示じ に 従 う

次じの 章しょう: 第だい 5 章しょう で は、 イオン の 知ち識しき を 使し っ て 「化か学がく変へん化か と 電でん池ち」 を 学がく び ます。 酸化還元さんかかんげん (電子でんし の や り と り) と、 ボルタ・ダニエル 電でん池ち、 燃料ねんりょう電でん池ち の しく み に 出会であい い ます。

まとめ — 水溶液すいようえき と イオン を 3 行くだりで

• 原子げんし が電子でんしを失うしなう・得えることで 陽イオンひイオン (+) と 陰イオンかげイオン (-) に分わかれ、 これらを含ふくむ水溶液すいようえきを電解でんかい質しつ水溶液すいようえきという
• 酸さん は水中すいちゅうで 水素イオンすいそイオン を出だし、 アルカリ は 水酸化物イオンすいさんかぶつイオン を出だす物質ぶっしつで、 強つよさは pH (0-14、 7 が 中性ちゅうせい) で量りょう化かされる
• 中和ちゅうわ は酸さんと塩基えんきが反応はんのうして水みずと 塩しお を生しょうじる現象げんしょうで、 強酸きょうさん ・強塩基つよえんき を扱あつかう際さいは 保護メガネほごメガネ ・換気かんき の安全あんぜんルールを厳守げんしゅする