酸の強さを決める性質
注目の酸の新潮流
これまで、いくつかの酸の定義を見てきましたが、最も有名なのは酸はプロトンを伝達するというブレンステッド・ローリー式のものでした。 また、強酸と弱酸の例や、水中での平衡がどうなるかを見てきました。 このセクションまでは、酸の解離定数を知ることで、その酸の相対的な強さを知ることができました。
現実的で正直な精神を保つために、すでに説明した酸（と塩基）の束と、それらが強いか弱いかを暗記するのがおそらく最善でしょう。 もし忘れてしまっても、このセクションで酸の強さを決定する性質について説明します。
周期表は基本的に化学の宝の地図です。 そこに金塊が隠されているわけではないかもしれませんが、次のテストに合格するのに役立つかもしれません。 このガイドでは、酸の強さを予測するためにこれを参照することにします。
酸の強さを予測する2つの大きな要因は、H-A結合の強さとH-A結合の極性です。 両方の特性は周期表にマッピングでき、一定の傾向を示します。
結合強度と酸
ハロゲン（7族）を含む酸HF、HCl、HBr、HIの強度をみてみよう。
酸の結合強度は一般に「A」原子の大きさに依存し、「A」原子が小さいほどH-A結合は強くなる。 周期表の下の行に行くほど原子が大きくなるので、結合の強さは弱くなり、酸は強くなります（下図参照）。 上のハロゲン含有酸では、HFが最も結合が強く、最も弱い酸である。 より似た大きさの「H」原子と「F」原子の間の強い結合が切れて「H」が移動するのを嫌がっているのです。
一方、HIは非常に強い酸です。 大きな「I」原子が無力な小さな「H」を圧倒し、H-I結合は非常に弱いのです。
結合極性と酸
同じ列に「A」原子がある酸を比較する場合、結合極性の違いは酸の強さを決める上でより重要である。 それは同じ列で近くにある原子間の結合強度の差はずっと小さいからである。
結合極性は、結合に関与する2つの原子の電気陰性度の差によってほぼ決定される。 電気陰性度とは、基本的に原子がどれだけ電子を欲しているかということです。 電気陰性度は、原子の電子のつぶれ具合を示す指標と考えてください。 そう、ボーイズバンドに夢中になっているようなものです。 電子に夢中になっている原子と、電子の愛を感じていない原子が結合する場合、その結合は本当に極性を持つ傾向があります。 電子はそのときめきに応え、自分のことを一番好きな原子のところへ行くのです。
フッ化水素酸（HF）結合は、Fが電子を本当に愛しているから極性を持つのです。 これをCH4と比較してみましょう。 炭素はフッ素と同じ列にありますが（上の図を見てください）、HFはCH4よりずっと強い酸です。 C-H結合はH-F結合に比べ極性がありません。 CH4は本当に弱い酸です。
ここで、周期表に基づいて強さが予測できるもう1つの酸のクラス、オキソ酸があります。 これらは一般式HnYOmで表される。
実際の例としては、H2CO3、H2PO4、および HNO3 があります。 これらの酸はO-H結合を持ち、それが解離してヒドロニウムイオンと共役塩基を形成する：
（注：このセクションで「Y原子」と言うとき、我々はイットリウムを意味しない。 Yを元素のプレースホルダーとして使っているのです)
酸が強いほど、平衡の右側が有利になる。 Y原子がY-O-負に帯電した生成物を平衡の右側に安定させることができれば、酸はより強くなる。
Yが大きな電子潰しを持っている（電気陰性度が高い）場合は、平衡の右側にいることが幸せとなります。 それは平衡の右側にある分子にはより多くの電子があるからです。 Yは電子を独り占めできなくても、隣の酸素原子が電子を享受していることを知ることで、多少の満足感を得ることができるのです。 素敵でしょう？
全体として、Y原子がより電気陰性であればあるほど、Y-O-生成物を安定させることができ、酸はより強くなるのです。 次亜ハロゲン酸シリーズは、Y 原子 (この場合、ハロゲン原子) の電気陰性度の増加に伴い、酸の強度が増すことをうまく示しています。 上の例では、Y原子の電気陰性度を上げることで、O-H結合を弱めることができます。 Y原子を電子の掃除機と考え、O-H結合から電子を吸い出して、プロトンと共有されなくなり、共役塩基分子に行き着くようにするのです。 電子を吸い出す力が強ければ強いほど、酸は強くなります。
同じY原子を含むが酸素原子の数が異なる酸でも、同じ原理が成り立つ。 酸素原子も電子の掃除機のようなものです。 中央のY原子を介してO-H結合を弱め、負に帯電した生成物を安定化させるのである。 その結果、中央のY原子に多くの酸素原子がついているほど、HnYOm酸は強くなります。
塩素の一連のオキソ酸は、我々が言いたいことを説明している：
中心原子に結合している酸素原子の数を増やすことは、中心原子の酸化数を増やすことにもなる。 中心原子の酸化数が高いということは、その原子に正の電荷があることを表す。
反対の電荷は引き合うので、非常に正の中心原子は、隣接する酸素原子の電子対による負の電荷に、より強く引き合うことになります。 隣接する酸素が単独電子を得るために、プロトンを移動して酸として働くのです。
以上のような傾向や例が参考になると思いますが、どうしても異質な分子と接近遭遇することがあります。 昔のスピルバーグの映画を思い出します。 見たことのない分子の酸性度を比較する必要があるとき、分子上に電子バキュームクリーナーが（もしあれば）何個あるか判断してみてください。 この「掃除機」のような原子は、酸素のように電気陰性度の高いものが一般的だ。 これらの原子は、通常、酸がプロトンを移動させたときに生じる電子の単独ペアを安定化させます。 分子が余分な電子を安定化させる能力が高ければ高いほど、酸としての性質も強くなります。