中和点なのにpH7にならない理由とは？酸と塩基の反応と塩の性質をわかりやすく解説

酸と塩基を混ぜる中和反応では、「酸と塩基の物質量が等しくなる中和点では、必ず中性になる」と考えてしまうことがあります。しかし、実際の中和点のpHは必ず7になるわけではありません。この記事では、中和点と中性の違い、なぜ塩ができてもpH7にならない場合があるのかを、具体例を交えながら解説します。

中和点とは酸と塩基が完全に反応する地点

中和点とは、酸が出す水素イオンH⁺と、塩基が出す水酸化物イオンOH⁻が過不足なく反応する点のことです。

例えば、塩酸HClと水酸化ナトリウムNaOHを反応させる場合、反応式は「HCl＋NaOH→NaCl＋H₂O」となります。このとき、酸のH⁺と塩基のOH⁻の量が等しくなった地点が中和点です。

ここで重要なのは、中和点とは「酸と塩基の量がちょうど等しくなる場所」であり、「必ず溶液が中性になる場所」という意味ではないということです。

中性とは、溶液中の水素イオンH⁺の量と水酸化物イオンOH⁻の量が等しい状態を指します。25℃の水では、水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度がともに10⁻⁷mol/Lとなるため、pHは7になります。

しかし、中和によって酸と塩基がなくなった後に残る「塩」が水にどのような影響を与えるかによって、溶液のpHは変化します。

つまり、中和点のpHを決めるのは、酸と塩基が同量になったかどうかだけではなく、生成した塩の性質も関係しています。

塩酸のような強酸と、水酸化ナトリウムのような強塩基を混ぜた場合、生成する塩は塩化ナトリウムNaClです。

NaClは水に溶けても、Na⁺やCl⁻がほとんど水と反応しません。そのため、水素イオンや水酸化物イオンの量に大きな影響を与えず、中和点ではほぼpH7になります。

このような反応では「中和点＝中性」と考えても問題ありませんが、これは強酸と強塩基の場合に限った話です。

中和点がpH7にならない代表例が、弱酸と強塩基、または強酸と弱塩基の組み合わせです。

例えば、酢酸CH₃COOHのような弱酸を水酸化ナトリウムNaOHで中和すると、酢酸ナトリウムCH₃COONaができます。この塩を水に溶かすと、酢酸イオンCH₃COO⁻が水と反応してOH⁻を生じます。

反応式で表すと「CH₃COO⁻＋H₂O⇄CH₃COOH＋OH⁻」となります。そのため、溶液は塩基性になり、中和点のpHは7より大きくなります。

「塩ができた瞬間はpH7なのではないか」という疑問がありますが、塩が生成した瞬間の状態と、水に溶けた後の溶液の性質は分けて考える必要があります。

中和反応によってできた塩は、多くの場合、水溶液中ではイオンとして存在します。そのイオンの一部が水と反応することで、水素イオンや水酸化物イオンの量が変化します。

そのため、「酸と塩基が完全に反応した」という事実だけでは、pH7になるとは判断できません。生成した塩が水中でどのような働きをするかを見ることが大切です。

中和点は、酸と塩基が化学量論的にちょうど反応した地点です。一方、中性は水素イオンと水酸化物イオンのバランスによって決まる性質です。

そのため、両者は似ているように見えて意味が異なります。強酸と強塩基では生成した塩がほとんど影響しないためpH7になりますが、弱酸や弱塩基が関係すると塩の加水分解によってpHは変化します。

例えば、塩酸と水酸化ナトリウムの反応では中和点はほぼ中性ですが、酢酸と水酸化ナトリウムの反応では中和点でも塩基性になります。

中和点とは酸と塩基の物質量が等しくなる点であり、pH7になる点とは限りません。

中和後のpHは、できた塩が水に溶けたときにどのような性質を示すかによって決まります。強酸と強塩基の組み合わせでは中性になりますが、弱酸や弱塩基が関係すると酸性や塩基性になることがあります。

「中和点＝中性」という覚え方ではなく、「中和点では酸と塩基が過不足なく反応する」「pHは残ったイオンの性質で決まる」と理解すると、さまざまな中和反応を正しく判断できるようになります。