●酸【さん】

(1) 狭義には水溶液中で水素イオンを生じ，塩基と反応して塩を生じる物質。1分子あたり n 個の水素イオンを放出する酸を n 塩基酸という。酸の強弱は水素イオン放出反応 (電離) の平衡定数 (電離定数または酸解離定数) の大小によって決められる。無機酸には中心原子に結合する原子がすべて酸素で，その一部または全部に水素が結合して OH基となるものが多い。水溶液中では OH基の水素が放出されて水素イオンを生じて酸の性質を現すものが多く，これを酸素酸またはオキソ酸という。硫酸，硝酸などはこの例である。これに対し，塩酸 HCl のように酸素を含まない酸を水素酸という。有機酸では分子中にカルボキシル基を含むものをカルボン酸，スルホン基を含むものをスルホン酸と呼ぶ。
(2) 広義にはプロトンを放出する性質をもつ物質はすべて酸であり，プロトンを取入れるものはすべて塩基であるという定義が，1923年デンマークの化学者 J.ブレンステッドによって提出された。これは非水溶媒中の反応を含めて記述するのに非常に有用である。 (→ブレンステッド＝ローリーの定義 )
(3) 23年 G.ルイスは，相手に電子対を与え，相手と共有結合を形成するものが塩基，電子対を受ける相手が酸であると定義した。これは錯形成反応などを論じるのに便利で，適用範囲が最も広い。 (→ルイス酸 ) 　

アレニウス(スウェーデン、S.A.Arrhenius)は、酸っぱい味のする酸性や塩基性(アルカリ性ともいう)という言葉をイオンで説明し、水に溶けて水素イオン(水素イオン:H^+,プロトンともいう。水溶液中ではヒドロキソニウムイオンH(3)O^+〈オキソニウムイオンともいう〉となっている)を生ずる物質を酸、水酸化物イオンを生ずる物質を塩基と定義した(アルカリ:アラビア語の植物の灰に由来する言葉で,灰汁〈あく〉の苦い味は塩基性によるもの)。つまり、pH(水素イオン指数)が7より小さい水溶液は酸性、7は中性、7より大きいなら塩基性。大部分の分子が水溶液中で電離している化合物を強電解質といい、酸の場合には強酸、塩基の場合には強塩基と呼ぶ。同じ濃度(物質量)の塩化水素(HCl)水溶液(塩酸)と水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を混合した場合、両溶液中に存在していたH^+イオンとOH^-イオンはH(2)Oとなり、酸と塩基の性質は打ち消される(中和反応)。その溶液中にはNa^+イオンとCl^-イオンがそのまま残っているが、NaClが水に溶けた場合と同一の状態で、酸と塩基の反応によって塩(えん)を生成したことになる。気体の塩化水素と気体のアンモニア〈NH(3)〉との反応も、塩化アンモニウム〈NH(4)Cl〉の塩が生成する中和反応である。アンモニア分子にはOH^-が含まれていないので、アレニウスの定義では塩基とはいえない。そこで、拡張した酸/塩基の定義、「酸はH^+を与える化合物、塩基はH^+を受け取る化合物」という提案がなされた(1923年、ブレンステッド・ローリーの定義)。この定義では、酸と塩基はH^+の供与体と受容体という相対的な関係を示しており、イオンの関係する多くの反応が酸と塩基の反応として理解できる。ギルバート・ルイス(米国、G.N.Lewis)は「酸とは電子対受容体、塩基とは電子対供与体」と定義を拡張し、電子対の授受により配位結合(化学結合)を説明した。
(市村禎二郎 東京工業大学教授 ／ 2008年)

１ すっぱいこと。また、すっぱいもの。
２ 水溶液中で水素イオンを放出する物質。放出が強いものを強酸、弱いものを弱酸という。塩基と反応して塩(えん)と水を生じる。

［音］サン（呉）（漢）　［訓］すい　す
［学習漢字］5年
１ すっぱい。「酸敗・酸味／甘酸」
２ つらい。いたましい。「酸鼻／辛酸」
３ 酸性反応する化合物。「胃酸・塩酸・炭酸・硫酸」
４ 酸素のこと。「酸化・酸欠」
［難読］酸模(すかんぽ)・酸漿(ほおずき)・虫酸(むしず)

　他の物質に水素イオンを与える物質．水溶液中ではオキソニウムイオン（H₃O^＋）を形成する．

化学的性質に従って物質を分類するとき、相反する性質をもつ塩基とともに対照的に、そして相補的に定義される物質。塩基の性質を打ち消す性質をもつ物質が酸であり、逆に、酸の性質を打ち消す性質をもつ物質が塩基である。［岩本振武］

酸研究の歴史―初期の概念

酸は、洋の東西を問わず、食酢や果汁のような酸性物質の示す味覚から「酸」とよばれるようになった（ラテン語の酸っぱいを意味するacidusに由来する、英語のacidを導入したのは1626年、F・ベーコンである）。食酢、果汁などの植物起源の物質に含まれる有機酸のほかにも、硫酸、硝酸、塩酸などの鉱物起源の無機酸（鉱酸）があり、これらの酸が木灰などのアルカリ（塩基）の性質を中和することは、錬金術の時代までにすでに知られていた。リトマス紙が酸によって赤色に、アルカリによって青色になる事実は17世紀に知られた。リトマス紙とは、地中海産のコケから抽出される色素をしみ込ませた紙である。
　硫酸、硝酸、カルボン酸などの酸には、共通して酸素が含まれることから、酸性は酸素の存在に基づくと考えられた時期もあり、18世紀の末にフランスのA・L・ラボアジエは、スウェーデンのK・W・シェーレとイギリスのJ・プリーストリーの発見した気体に「酸素」oxygne（フランス語）と命名したが、これは文字どおり、酸素を「酸の素(もと)」と考えたからである。しかし19世紀になると、塩酸HCl、ヨウ化水素酸HI、青酸HCN（シアン化水素酸）などの、酸素は含まないが、水素を共通に含む酸の存在が明らかになり、酸には「酸素酸」と「水素酸」の2種類があるとされたこともあった。電離説に基づいて、酸・塩基の統一的定義をスウェーデンのS・A・アレニウスが提出したのは1884年のことである。［岩本振武］

近代の概念―アレニウスの理論

アレニウスによれば、酸とは水に溶けて電離することにより、水素イオンH⁺を放出する物質であり、塩基とは同様の過程により、水酸化物イオンOH^-を放出する物質である。酸HAあるいは塩基BOHは水溶液中で図Aの(1)あるいは(2)の解離平衡にあり、(4)、(5)で与えられる解離定数の大小によって酸・塩基の強弱が比較できる。また、酸と塩基との中和反応(4)によって、塩BAと水を生ずる。
　アレニウスの定義は、水溶液系での酸・塩基の挙動を明快に説明したが、水以外の溶媒（非水溶媒）ではかならずしも成立せず、また、それ自身には解離する水素あるいはヒドロキシ基をもたない物質には適用できない欠点があることもわかった。たとえば、酸には例が少ないが、アンモニアやピリジンなどの塩基は、OHを含んではいないけれども、それらの水溶液は塩基性である。［岩本振武］

ブレンステッドの理論

1923年にデンマークのJ・N・ブレンステッドによって提出された酸・塩基の理論は、これらの欠点を克服するものであった。彼の理論によると、酸と塩基は水素イオンを介した共役関係にある。酸は水その他の溶媒に溶けて水素イオンを放出する物質であり、その限りではアレニウスの定義とほとんど変わりない。しかし、水素イオンを放出したあとに残る、酸根に相当する物質は、その酸と共役関係にある塩基である、とするのである。
　この考えによると、酸あるいは塩基とされる物質が溶媒に溶ける反応自体が、すでに一つの酸・塩基反応となる。そして溶媒は、酸に対しては塩基、塩基に対しては酸として作用する両性物質になる。図Bの(1)の酸HAが水に溶ける反応では、HAはH⁺を放出して共役塩基A^-になるが、H⁺は塩基として作用するH₂Oに受け取られてH₃O⁺となる。H₃O⁺とH₂Oとは、互いに共役する酸・塩基の組合せとなる。図Bの(2)の塩基Bが水に溶ける反応では、HB⁺とB、およびH₂OとOH^-がそれぞれ互いに共役する酸・塩基の組合せとなる。溶媒の自己酸・塩基解離平衡も、一方が酸、一方が塩基となる溶媒分子間の反応で、互いに共役する塩基と酸になるとみることができる。このように、ブレンステッドの定義によると、酸・塩基の反応は、かならず2組の共役酸・塩基反応の組合せとなる。これらの関係を整理すると、結局のところ、水素イオンを放出する物質が酸であり、受け取る物質が塩基である。［岩本振武］

概念の完成―ルイスの理論

ブレンステッドの定義は、水素イオンを解離する溶媒（プロトン性溶媒）の系には成立するけれども、そのような水素をもたない非プロトン性の溶媒の中でも、形式的には酸・塩基反応と同じになる反応がある。このような系に対して、ブレンステッドの提案と同じ年の1923年、アメリカのG・N・ルイスは、さらに拡張された酸・塩基の定義を提出した。ルイスによれば、結合に関与する電子対を受け取る受容体（アクセプターacceptor）が酸であり、電子対を提供する供与体（ドナーdonor）が塩基である。この定義によると、アレニウスおよびブレンステッドの定義した酸・塩基も矛盾なく説明され、さらに配位錯体の生成反応も酸・塩基の反応として説明される。［岩本振武］

酸・塩基の硬さと軟らかさ

ルイスの定義による酸・塩基は、ルイス酸、ルイス塩基とよばれることが多い（図C）。配位錯体の生成は、ルイス酸に対するルイス塩基の配位である。配位錯体の安定性や反応性は、受容体原子と供与体原子との組合せによって支配されることが多い。一般にイオン半径または原子半径が小さくて電荷密度の高い受容体を硬い酸、同じく供与体を硬い塩基、逆にイオン半径または原子半径が大きくて電荷密度の低い受容体および供与体を軟らかい酸および軟らかい塩基という。硬いものどうしの結合はイオン性が強く、軟らかいものどうしの結合は共有性が強い。これをHSAB則hard and soft acids and bases principleという。硬いものどうし、軟らかいものどうしの組合せは、一般に安定な配位錯体を与える。［岩本振武］
『田中元治著『酸と塩基』（1971・裳華房）　▽水町邦彦著『酸と塩基』（2003・裳華房）　▽山崎昶著『酸と塩基30講』（2014・朝倉書店）』

歴史的には，水溶液にしたとき，水素イオン H^＋(オキソニウムイオンH₃O^＋)を陽イオンとして放出する物質で(アレニウス酸，[別用語参照]酸塩基の理論)，その水溶液は酸味があり，酸塩基指示薬(リトマス，メチルオレンジなど)を酸性色にかえ，多くの金属に作用して水素を発生させるなどの共通な性質(いわゆる酸性反応)を示す．塩酸HCl，硝酸HNO₃，硫酸H₂SO₄，リン酸H₃PO₄，シュウ酸H₂C₂O₄などは代表的な酸である．現代では，酸の定義を拡張して，共役酸・塩基を考えて，プロトン(水素イオン，H^＋)をほかの物質に与えることのできる物質を酸と定める．

NH₃ ＋ H₂O → NH₄^＋ ＋ OH^－

の反応では，水が酸で，

HCl ＋ H₂O → H₃O^＋ ＋ Cl^－

の反応では，塩化水素HClが酸である(ブレンステッド酸)．さらに拡張して，電子対の授受を考え，電子対を受容することのできる物質を酸と定める．三酸化硫黄，五酸化二リンなどの非金属の酸化物(いわゆる酸性酸化物)を酸と考えることができる(ルイス酸)．