語源と用語
両性は、ギリシャ語のamphoteroi ( ἀμφότεροι ) に由来し、「両方」を意味します。酸塩基化学における関連語には、amphichromaticとamphichroicがあり、どちらも酸と反応すると一方の色を、塩基と反応するともう一方の色を発する酸塩基指示薬などの物質を表します。 [ 2 ]
両生類
両性物質は、ブレンステッド酸性および塩基性の両方の性質を持つ化合物によって示されます。[ 3 ] 代表的な例は H2O です。両性分子は、プロトン (H+) を供与することも受け入れることもできます。アミノ酸(およびタンパク質)は、アミン基( -NH2 )とカルボン酸基( -COOH )を持つため、両性分子です。
両性分子
ブレンステッド・ローリーの酸塩基理論によれば、酸はプロトン供与体であり、塩基はプロトン受容体である。[ 6 ]両性分子（またはイオン）はプロトンを供与することも受け取ることもできるため、酸または塩基として作用する。水、アミノ酸、炭酸水素イオン（または重炭酸イオン）HCO − 3、リン酸二水素イオンH 2 PO − 4、硫酸水素イオン（または重硫酸イオン）HSO − 4は、両性物質の一般的な例である。プロトンを供与できるため、すべての両性物質は水素原子を含む。また、酸または塩基のように作用できるため、両性である。
例
水分子は水溶液中で両性である。プロトンを受け取ってヒドロニウムイオンH 3 O +を形成することも、プロトンを失って水酸化物イオンOH −を形成することもできる。[ 7 ]
もう一つの可能性としては、 2つの水分子間の分子自己イオン化反応があり、この場合、一方の水分子が酸として働き、もう一方の水分子が塩基として働く。
- H 2 O + H 2 O ⇌ H 3 O + + HO −
炭酸水素イオン（ HCO₃⁻ ）は、酸としても塩基としても作用できるため、両性イオンである。
- 酸としてプロトンを失う場合：HCO − 3 + OH − ⇌ CO 2− 3 + H 2 O
- 塩基としてプロトンを受け入れる場合：HCO − 3 + H + ⇌ H 2 CO 3
注：希薄水溶液では、ヒドロニウムイオンH 3 O + (aq)の生成は実質的に完了しているため、平衡に関してはプロトンの水和を無視できます。
無機多塩基酸の他の例としては、硫酸、リン酸、硫化水素の陰イオンが1つ以上のプロトンを失ったものが挙げられる。有機化学や生化学においては、アミノ酸やクエン酸誘導体が重要な例である。
両性物質は必ず両性でなければならないが、その逆は必ずしも真ではない。例えば、酸化亜鉛（ZnO）のような金属酸化物は水素を含まないため、プロトンを供与することはできない。しかしながら、水酸化物イオン（塩基）と反応することで酸として作用することができる。
- ZnO + 2 OH − + H 2 O → [ Zn(OH) 4 ] 2−
酸化亜鉛は塩基としても作用する。
- ZnO + 2H + + 5 H 2 O → [ Zn(H 2 O) 6 ] 2+
酸化物
酸化亜鉛（ZnO）は酸と塩基の両方と反応する。
![{\displaystyle {\mathrm {ZnO} {}+{}{\overset {\mathrm {acid} }{\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {ZnSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2d981ac6a4b41454e3f5b38b0a62c43635eff6ee)
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この反応性は、例えば塩基に溶解する亜鉛(II)と塩基に溶解しないマンガン(II)など、異なる陽イオンを分離するために利用できる。
酸化鉛（PbO）：
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酸化鉛（PbO₂ ）：
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![{\displaystyle {\mathrm {PbO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}{\overset {\mathrm {base} }{2\,\mathrm {NaOH} }}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}[\mathrm {Pb} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ff274a12e264af57b788583175ccc4bfb2a27405)
酸化アルミニウム（Al₂O₃ ）：
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（水和アルミン酸ナトリウム）
酸化第一スズ（SnO）：
![{\displaystyle {\mathrm {SnO} {}+{}{\overset {\mathrm {acid} }{2\,\mathrm {HCl} }}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {SnCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8638b61b148fb5d837fad67bfe3e6c4700c076ba)
![{\displaystyle {\mathrm {SnO} {}+{}{\overset {\mathrm {base} }{4\,\mathrm {NaOH} }}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}[\mathrm {Sn} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/feddbd538fb383094e3326036fb28e4dce1a49a5)
酸化スズ（SnO₂ ）：
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![{\displaystyle {\mathrm {SnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}{\overset {\mathrm {base} }{4\,\mathrm {NaOH} }}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}[\mathrm {Sn} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{8}}]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7af6f17d8ab6d8022c1faedc850e5e682b3b1d7c)
二酸化バナジウム（VO₂ ）：
![{\displaystyle {\mathrm {VO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}{\overset {\mathrm {acid} }{2\,\mathrm {HCl} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {VOCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a7e7341ca6813c01f9614e2c2da762dbd361dade)
![{\displaystyle {4\,\mathrm {VO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}{\overset {\mathrm {base} }{2\,\mathrm {NaOH} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {V} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{9}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/383c7f8a0bf6b51552dee63790434a10593cc987)
両性酸化物を形成する他の元素には、ガリウム、インジウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、クロム、鉄、コバルト、銅、銀、金、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス、ベリリウム、テルルなどがある。
水酸化物
水酸化アルミニウムも両性物質である。
![{\displaystyle {\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}{\overset {\mathrm {acid} }{3\,\mathrm {HCl} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {AlCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ef49086bafba5bed888eab6b36f82d66fa4cee22)
![{\displaystyle {\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}{\overset {\mathrm {base} }{\mathrm {NaOH} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} [\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ebb780f8d6860f968905cbd920bc01c440e89871)
水酸化ベリリウム：
![{\displaystyle {\mathrm {Be} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}{\overset {\mathrm {acid} }{2\,\mathrm {HCl} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {BeCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/304ae95a11abc80e57fafeb77b6e612c23e0f8c8)
![{\displaystyle {\mathrm {Be} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}{\overset {\mathrm {base} }{2\,\mathrm {NaOH} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}[\mathrm {Be} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4388f2a51153ed3bd4a24476718747dd0c696c72)
[ 8 ]
水酸化クロム：
![{\displaystyle {\mathrm {Cr} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}{\overset {\mathrm {acid} }{3\,\mathrm {HCl} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {CrCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d34409b63dc7b99d379cdfd65cdf87909b3c0334)
![{\displaystyle {\mathrm {Cr} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}{\overset {\mathrm {base} }{\mathrm {NaOH} }}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} [\mathrm {Cr} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/74a02400ad1ab9ffdca353a101376bc81c8617a7)
参考文献
- ↑ IUPAC 、化学用語集、第5版（「ゴールドブック」）（2025年）。オンライン版：（2006年～）「両性」。doi ：10.1351/goldbook.A00306
- ↑ペンギン科学辞典1994年版、ペンギンブックス
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- ↑ペトルッチ、ラルフ・H. 、ハーウッド、ウィリアム・S.、ヘリング、F・ジェフリー（2002）。一般化学：原理と現代的応用（第8版）。アッパー・サドル・リバー、ニュージャージー州：プレンティス・ホール。p . 669。ISBN 978-0-13-014329-7. LCCN 2001032331 . OCLC 46872308 .
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{{cite book}}: CS1メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク) - ↑ CHEMIX School & Lab - 化学学習用ソフトウェア、Arne Standnes 著（プログラムのダウンロードが必要です）
![{\displaystyle [H^{+}]={\sqrt {\frac {K_{1}K_{2}[HA]+K_{w}K_{1}}{[HA]+K_{1}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/96e83b6a1b970c5abbb8a41a948b53c8c9f9f70a)
![{\displaystyle [HA]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a1646b8f8c237ac56e8643544bc6037900110ad5)
![{\displaystyle [H^{+}]={\sqrt {\frac {K_{1}K_{2}F+K_{w}K_{1}}{F+K_{1}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2ba35c464ac81b598498985fc21fbb56eec80eeb)
![{\displaystyle [H^{+}]={\sqrt {K_{1}K_{2}}},}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/10459f6b54faa4b194154956ebdce14fca495f87)
