オキシ酸：特性、その形成方法と例 - 化学 - 2025

oxacid又はオキソ酸は、水素、酸素及びいわゆる中心原子を構成する非金属元素からなる三元系酸です。酸素原子の数、したがって非金属元素の酸化状態に応じて、さまざまな酸化酸を形成することができます。

これらの物質は純粋に無機物です。ただし、炭素は、最もよく知られているオキシ酸の1つである炭酸、H ₂ CO _{3を形成し}ます。その化学式だけが示すように、3つのO、1つのC、2つのH原子があります。

出典：Pxhere

H ₂ CO ₃の2つのH原子はH ⁺として環境に放出され、その酸性特性を説明します。炭酸水溶液を加熱するとガスが発生します。

このガスである二酸化炭素、CO ₂、無機分子、その炭化水素および細胞呼吸の燃焼に由来します。CO ₂が水容器に戻されると、H ₂ CO ₃が再形成されます。したがって、オキソ酸は特定の物質が水と反応すると形成されます。

この反応は、CO ₂だけでなく、酸酸化物と呼ばれる他の無機共有結合分子でも観察されます。

シュウ酸は非常に多くの用途があり、一般的に説明することは困難です。その用途は中心原子と酸素の数に大きく依存します。

それらは、原料、肥料、爆発物の合成用の化合物から、分析目的またはソフトドリンクの製造に使用できます。炭酸およびリン酸と同様に、これらの飲料の組成の一部を形成するH ₃ PO ₄。

シュウ酸の特徴と性質

出典：ガブリエルボリバル

ヒドロキシル基

オキシ酸の一般的なHEOの式を上の画像に示します。見て分かるように、水素（H）、酸素（O）、中心原子（E）を持っています。炭酸の場合は炭素、Cです。

オキシ酸中の水素は、通常、中心原子ではなく酸素原子に結合しています。亜リン酸H ₃ PO ₃は、水素の1つがリン原子に結合している特定の場合を表します。したがって、その構造式は（OH）₂ OPH として最もよく表されます。

亜硝酸の場合、HNO ₂にはHON = Oのバックボーンがあるため、解離して水素を放出するヒドロキシル基（OH）を持っています。

したがって、オキシ酸の主な特徴の1つは、酸素を持っているだけでなく、OH基としても存在することです。

一方、一部のオキソ酸には、オキソ基と呼ばれるものがあります。E=O。亜リン酸の場合、それはオキソ基、P = Oを持っています。それらはH原子を欠いているので、それらは酸性の「責任はありません」。

中心原子

中心原子（E）は、周期表のpブロック内の位置に応じて、電気陰性元素である場合とそうでない場合があります。一方、窒素は窒素よりわずかに電気陰性度の高い元素であり、OH結合から電子を引き付けます。したがって、H ⁺イオンの放出を可能にします。

したがって、EはOHグループにリンクされます。H ⁺イオンが放出されると、酸のイオン化が起こります。つまり、電荷を獲得し、その場合は負になります。オキシ酸は、その構造にOHグループがあるのと同じ数のH ⁺イオンを放出できます。そこにあるほど、負の電荷は大きくなります。

硫酸用硫黄

硫酸、多塩基性の分子式はH ₂ SO ₄です。この式は次のように書くこともできます：（OH）₂ SO ₂、硫酸はその中心原子である硫黄に結合した2つのヒドロキシル基を持っていることを強調します。

そのイオン化の反応は次のとおりです。

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

次に、2番目のH ⁺が残りのOHグループから解放されます。平衡が確立されるまで、ゆっくりと解放されます。

HSO ₄ ^- <=> H ⁺ + SO ₄ ^2–

正の電荷（H ⁺）を二重の負の電荷（SO ₄ ^2-）から分離する必要があるため、2番目の解離は最初の解離よりも困難です。

酸強度

同じ中心原子（金属ではない）を持つほとんどすべての酸化酸の強度は、中心元素の酸化状態の増加とともに増加します。これは、酸素原子の数の増加に直接関連しています。

たとえば、酸性度の力が最小から最大の順に並べられた3つのシリーズのオキシ酸が表示されます。

H ₂ SO ₃ <H ₂ SO ₄

HNO ₂ <HNO ₃

HClO <HClO ₂ <HClO ₃ <HClO ₄

同じ酸化状態で異なる元素を持っているが、周期表の同じグループに属しているほとんどの酸化酸では、酸の強さは中心原子の電気陰性度とともに直接増加します。

H ₂ SeO ₃ <H ₂ SO ₃

H ₃ PO ₄ <HNO ₃

HBrO ₄ <HClO ₄

シュウ酸はどのように形成されますか？

冒頭で述べたように、オキシ酸は、酸酸化物と呼ばれる特定の物質が水と反応すると生成されます。炭酸についても同じ例で説明します。

CO ₂ + H ₂ O <=> H ₂ CO ₃

酸性酸化物+水=>オキシ酸

H ₂ O 分子がCO ₂分子と共有結合するということです。水が熱によって除去されると、平衡はCO _2の再生に移行します。つまり、熱いソーダは冷たいソーダより早く発泡性の感覚を失います。

一方、非金属元素が水と反応すると、酸性酸化物が形成されます。より正確には、反応している元素が共有結合の性質を持つ酸化物を形成するとき、水に溶解するとH ⁺イオンが生成されます。

Ｈ^＋イオンは、得られたオキシ酸のイオン化の産物であると既に述べられている。

トレーニング例

塩素酸化物、Cl ₂ O ₅は水と反応して塩素酸を生成します：

Cl ₂ O ₅ + H ₂ O => HClO ₃

酸化硫黄、SO ₃は水と反応して硫酸を形成します：

SO ₃ + H ₂ O => H ₂ SO ₄

そして、過酸化水素、I ₂ O ₇は水と反応して過ヨウ素酸を形成します：

I ₂ O ₇ + H ₂ O => HIO ₄

オキシ酸の形成のためのこれらの古典的なメカニズムに加えて、同じ目的の他の反応があります。

例えば、三塩化リン、PCl ₃は水と反応して、亜リン酸、オキソ酸、および塩酸、ハロゲン化水素酸を生成します。

PCl ₃ + 3H ₂ O => H ₃ PO ₃ + HCl

そして五塩化リンPCl ₅は水と反応してリン酸と塩酸を生成します。

PCl ₅ + 4 H ₂ O => H ₃ PO ₄ + HCl

金属シュウ酸

一部の遷移金属は酸性酸化物を形成します。つまり、遷移金属は水に溶解してオキシ酸を生成します。

酸化マンガン（VII）（過マンガン酸無水物）Mn ₂ O ₇と酸化クロム（VI）が最も一般的な例です。

Mn ₂ O ₇ + H ₂ O => HMnO ₄（過マンガン酸）

CrO ₃ + H ₂ O => H ₂ CrO ₄（クロム酸）

命名法

原子価の計算

オキシ酸を正しく命名するには、中心原子Eの原子価または酸化数を決定することから始める必要があります。一般式HEOから始めて、次のことを考慮します。

-Oには価数があります-2

-Hの価数は+1

これを念頭に置いて、シュウ酸HEOは中性であるため、価数の電荷の合計はゼロでなければなりません。したがって、次の代数和があります。

-2 + 1 + E = 0

E = 1

したがって、Eの価数は+1です。

次に、Eが持つことができる可能な原子価に頼る必要があります。値+ 1、+ 3、+ 4がその原子価の中にある場合、Eは最も低い原子価で「機能」します。

酸に名前を付ける

HEOに名前を付けるには、まず酸と呼び、次にEの名前に接尾辞-ico（最高の原子価で作業する場合）または-oso（最低の原子価で作業する場合）を付けます。3つ以上ある場合、接頭辞hypo-およびper-は、最小および最大の原子価を参照するために使用されます。

したがって、HEOは次のように呼び出されます。

ハイポ酸（Eネーム）クマ

+1は3つの原子価の最小値なので。そして、それがHEO ₂である場合、Eは+3の価数を持ち、次のように呼び出されます。

アシッド（Eネーム）クマ

そして、HEO _3の場合と同じように、Eは価数+5で動作します。

酸（E名）ico

例

それぞれの命名法を備えた一連のオキサシッドを以下に示します。

ハロゲンのグループのオキシ酸

ハロゲンは、価数が+ 1、+ 3、+ 5、+ 7のオキシ酸を形成することで介入します。塩素、臭素、ヨウ素は、これらの原子価に対応する4種類のシュウ酸を形成します。しかし、フッ素から作られた唯一のオキシ酸は、不安定な次亜フッ素酸（HOF）です。

グループのシュウ酸が価数+1を使用する場合、次のように名前が付けられます。次亜臭素酸（HBrO）; ヒポヨウ素酸（HIO）; ヒポフルオロ酸（HOF）。

価数+3では、接頭辞は使用されず、接尾辞のクマのみが使用されます。亜塩素酸（HClO ₂）、亜臭素（HBrO ₂）、ヨウ素（HIO ₂）の酸があります。

価数+5では、接頭辞は使用されず、接尾辞icoのみが使用されます。塩素酸（HClO ₃）、臭素酸（HBrO ₃）、ヨウ素酸（HIO ₃）があります。

価数+7を使用する場合、接頭辞perと接尾辞icoが使用されます。（過塩素のHClOあり₄（HBrO過臭素、）₄）と、周期（HIO ₄）酸が。

VIAグループオキシ酸

このグループの非金属元素は最も一般的な原子価-2、+ 2、+ 4、+ 6を持ち、最もよく知られている反応で3つのオキシ酸を形成します。

価数+2では、接頭辞hiccupと接尾辞bearが使用されます。次亜硫酸（H ₂ SO ₂）、亜セレン酸（H ₂ SeO ₂）および亜テルル酸（H ₂ TeO ₂）の酸があります。

価数+4では、接頭辞は使用されず、接尾辞のクマが使用されます。亜硫酸酸がある（H ₂ SO ₃）、セレン（H ₂のSeO ₃）及びテルル（H ₂のTeO ₃）。

そして、それらが価数+ 6で機能する場合、プレフィックスは使用されず、サフィックスicoが使用されます。硫酸（H ₂ SO ₄）、セレン（H ₂ SeO ₄）、テルル（H ₂ TeO ₄）があります。

ホウ素酸

ホウ素の価数は+3です。代謝酸（HBO ₂）、パイロホウ酸（H ₄ B ₂ O ₅）、オルトホウ酸（H ₃ BO ₃）があります。違いは、酸化ホウ素と反応する水の数です。

炭素オキシ酸

炭素の価数は+2と+4です。例：価数+2の場合、炭素質酸（H ₂ CO ₂）、価数+4の場合、炭酸（H ₂ CO ₃）。

クロム酸

Chromiumの価数は+ 2、+ 4、+ 6です。例：2価の場合、次亜クロム酸（H ₂ CrO ₂）; 原子価4、亜クロム酸（H ₂ CrO ₃）; 価数6、クロム酸（H ₂ CrO ₄）。

シリコンオキシ酸

シリコンの価数は-4、+ 2、+ 4です。メタケイ酸（H ₂ SiO ₃）とピロケイ酸（H ₄ SiO ₄）があります。どちらの場合も、Siの価数は+4ですが、その違いは、その酸酸化物と反応した水分子の数にあります。

参考文献

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