●酸【さん】

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］