プログラマ向け化学の仕様書

物理に続いて化学も。いずれは書籍化、教師も紹介し、全国に普及させて印税ガッポリ。

水溶液

• 溶けるとは分子が溶媒に拡散すること。
• 溶けたあとに電離する、つまり「溶ける≠電離する」

• 酸、塩基は電離した時にそれぞれH⁺、OH^-ができるか、で決まる。

  HCl → H⁺+Cl^-だから酸、NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-だから塩基。

• 水も僅かに電離している。
• 水溶液中のH⁺の濃度を10を底とした対数をとりマイナスつけたものがpH、OH^-の濃度バージョンがpOH。
• 水の電離平衡からpH + pOH = 14と導かれる
• 強酸、弱酸は電離度のみで決まる(※)。電離度が大きいと強酸、小さいと弱酸。強塩基、弱塩基も同様に電離度で決まる。
• 強酸はH⁺がたくさん出て、酸としてよく働くから強酸。
• (※)注意したいのは弱酸の電離度は溶液の体積が変わると変化するということ。例えば水の張ったプールに酢酸を1滴だけ垂らすとほぼ100%電離する(電離平衡を考えれば自明である)。つまり強酸並の電離度になる。しかし、当然H⁺の濃度は小さい。溶液の体積をどんな風に変えたとしても弱酸のみではpHは1に近くならない。だから弱酸と呼ばれる。化学の試験で出てくるくらいの溶液の体積ならば電離度はかなり小さいままなので強酸、弱酸は電離度の大小で決まると考えてよい。
• 弱酸に塩基(強塩基、弱塩基かは関係ない)を加えていくと、電離平衡を調整しようと平衡が右に移動する。つまり、中和しているとき、溶けている弱酸(電離している、ではない)は全て電離している。この考えが分からないと中和滴定が理解できない。

塩の分類について

まずNaHCO₃とCH₃COONaについて考える。

この2つにはHが入っている。しかし、前者は酸性塩、後者は正塩だ。この2つのH⁺は何が違うのか。

それは電離したときに分かる。

NaHCO₃→Na⁺+H⁺+CO₃^2-

CH₃COONa→CH₃COO^-+Na⁺

このように電離したときにH⁺が出るかどうかが酸性塩、正塩の違いだ。

じゃあなんでCH₃COO^-は電離しないの?というと思う。それを説明するとなると有機分野の話が出てきたりするから、CH₃COO^-はH⁺が電離しない、と覚えておくのがよい。

塩の水溶液の液性

まず、NaCl、CH₃COONaという二つについて考える。

(WIP)