【高校化学/理論化学】中和反応・中和滴定を９分で解説！

中和は、酸が放出する水素イオン（H⁺）と塩基が放出する水酸化物イオン（OH⁻）が結びついて、水（H₂O）を生成する反応なんだ。たとえば、塩酸（HCl）と水酸化ナトリウム（NaOH）を反応させると、次のような反応が起きる。

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

この反応では、酸（HCl）と塩基（NaOH）が反応して、食塩（NaCl）と水ができる。水が生成されることが中和の特徴で、この反応では酸と塩基の性質が互いに打ち消し合うんだよ。

いい質問だね！中和反応が完全に進むと、理想的にはpHは中性の7になるんだ。これは、H⁺とOH⁻がちょうど同じ量で反応し、水だけが残るためなんだ。でも、実際には酸や塩基の強さや濃度によって、中和後のpHが少し酸性寄りや塩基性寄りになることもあるんだよ。強酸と弱塩基、あるいは強塩基と弱酸が中和するときは、pHが中性から外れることがあるんだ。

中和滴定は、酸や塩基の濃度を正確に測るために使われる実験なんだ。具体的には、酸の濃度を知りたいときには、その酸に適量の塩基を少しずつ加えていき、完全に中和するまでの塩基の量を測るんだ。このとき、pHの変化を監視するために指示薬を使ったり、pHメーターを使ったりすることが多いんだよ。指示薬はpHの変化によって色が変わるので、色の変化を見て、中和点に到達したかどうかがわかるんだ。

そうだね！例えば、フェノールフタレインという指示薬を使うと、pHが中性を超えて塩基性になると色がピンクに変わるんだ。だから、ピンク色に変わる瞬間が中和点に到達したというサインなんだよ。そこから、使った塩基や酸の量を計算して、もとの酸や塩基の濃度を求めることができるんだ。他にも、メチルオレンジという指示薬があって、酸性寄りになると赤色を示す性質があるよ。

実際の実験では、ビュレットを使って塩基を少しずつ滴下しながら、溶液の色の変化やpHメーターの読み取りを行うんだ。中和滴定は、酸や塩基の濃度を正確に知るためのとても便利な方法なんだよ。

中和滴定では、酸と塩基がどのくらいの量で反応したかを基に、濃度を計算することができる。反応は基本的に「モル比」に基づいて進むから、使った酸や塩基の量をモル数で計算して、以下の式を使うんだ。

この式をもとに、滴定に使った塩基の体積と濃度から、未知の酸の濃度を求めることができるんだ。もちろん、逆に塩基の濃度を求めたい場合も同じ原理で計算できるよ。