希硫酸，濃硫酸，熱濃硫酸の違いと７つの性質

硫酸は化学のいたるところで登場する物質で，様々な性質があります．

硫酸と一言で言っても，濃度や温度の違いで希硫酸，濃硫酸，熱濃硫酸の3種類に分けられ，これらは異なる性質をもちます．

そのため，登場する場面によって硫酸のどの性質がはたらいているのかを考えることは非常に重要です．

この記事では硫酸の性質を

1. 希硫酸と濃硫酸の両方にみられる性質
2. 濃硫酸のみにみられる性質
3. 熱濃硫酸のみにみられる性質

の3つに分けてまとめました．

なお，「濃硫酸」の製法である「接触法」については以下の記事で解説しています．

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希硫酸と濃硫酸の両方にみられる性質

希硫酸も濃硫酸も水に硫酸が溶けている水溶液ですが，希硫酸は硫酸の濃度が小さく，濃硫酸は硫酸の濃度が大きいという違いがあります．

「薄める」という意味の「希釈」の「希」が頭についているので，「希硫酸」の方が濃度が薄いことは想像ができると思います．

不揮発性

放置していると溶液に溶けている気体が蒸気として抜けていく性質を「揮発性」といいます．

たとえば，塩酸は常温で放置すると，溶けている塩化水素が蒸気となって空気中へ逃げていきますから，塩化水素は揮発性です．

一方，硫酸を放置しても，水に溶けている硫酸は空気中へ逃げていくことはありませんので，硫酸は不揮発性です．

ここで注意することは，硫酸の溶媒である水はどんどん蒸発していくということです．

このように，水はどんどん蒸発してなくなっていくのに，硫酸は逃げて行きません．ですから，たとえ初めは硫酸の濃度が薄かったとしても，放置していると水が抜けてどんどん硫酸の濃度が濃くなっていきます．

この現象を「濃縮」と言います．「濃縮」という言葉はとくに覚える必要はありませんが，この現象は覚えておくと役に立ちます．

実験などで衣服に硫酸が付着すると，その硫酸は薄くても濃縮が起きて服に穴があいてしまうことがあります．

車のバッテリーは鉛蓄電池という電池なのですが，この電池のバッテリー液は硫酸です．バッテリー液が手に付いたまま洗わずに作業を進めていたら，手がただれてしまったということも起こります

硫酸が服や肌に付着してしまったときには，すぐに洗い流すようにしてください．

酸としての性質(酸度)が強い

「酸としての性質(酸度)」とは相手に水素イオンを与えようとする強さのことです．

濃度に関係なく，濃硫酸も希硫酸も相手に水素イオンを与えようとする性質は非常に強いです．

近くに弱い相手がいれば，「オラオラ！水素イオン受け取れや！」と水素イオンをゴリゴリ押し付けます．これが，「酸度が高い」の意味です．

例えば，塩化水素の実験室的製法として，

があります．

この反応が起こる理由は，「硫酸の酸度」と「塩酸の酸度」を比較して，「硫酸の酸度」の方が強いことにあります．

逆にいえば，「塩酸の酸度」の方が強ければ，塩酸が硫酸に水素イオンを押し付けることになるので，逆向きの反応が起こってしまいます．

このように，「塩酸の酸度」は強いことで有名ですが，「硫酸の酸度」はそれを上回る強さだから，起こる反応だということですね．

酸性

ここでの「酸性」と，上で書いた「酸としての性質(酸度)」は別の話です．

「酸としての性質(酸度)」は水素イオンを与えようとする力の強さのことですが，「酸性」というのは塩基性，中性，酸性の「酸性」です．

さて，酸性は強酸，弱酸におおよそ分けられるのですが，高校化学においては「この強酸，弱酸は電離度の違いで区別される」ことに注意してください．

強酸と弱酸の違いは，

• 溶質がほとんど電離すれば強酸
• 溶質があまり電離しなければ弱酸

です．

さて，気持ちとしては「酸としての性質(酸度)」が強ければ，電離度も高く「強酸」になりそうですが，実はそうでないものがあります．

その例が「濃硫酸」です．これはよく勘違いされるところです．

実は，希硫酸は文句なく強酸なのですが，濃硫酸は強酸ではありません．

たとえば，硫酸の電離は

と表されることが多いですが，正確には水素は単体でいるのではなく水に水素イオンを渡しています．つまり，

となっているのが正確なのです．

このように，硫酸の電離では「そもそも水に水素イオンを受け取ってもらい，ヒドロニウムイオンになってもらうこと」が必要になります．

このため，硫酸が電離するには，水の存在が不可欠です．濃硫酸のMAX濃度は98％と非常に濃いです．

言い換えれば，「水に硫酸が溶ける(めっちゃ濃い！)」ということになります．

このように，濃硫酸では水が硫酸に比べて極めて少なくなり，電離度が低くなってしまい，濃硫酸は強酸ではないのです．

濃硫酸のみにみられる性質

上でも書きましたが，濃硫酸の最大濃度は非常に高く，質量パーセント濃度で98%にまでなることは知っておいて良いでしょう．

たとえば，「98%の濃度の濃硫酸100g」は「2gの水に98gの硫酸が溶けている」わけですから，とても濃いことが分かると思います．

吸湿性

空気中の水蒸気を吸収する性質を「吸湿性」といい，濃硫酸は「吸湿性」をもちます．

このため，密閉した容器の中に濃硫酸を入れておけば，容器内の水蒸気を吸収するので容器内の湿度はどんどん下がっていきます．

この濃硫酸の性質を利用したデシケーターという器具があります．

デシケーターは容器が穴の空いた板で上下に区切られた2層構造になっていて，下側に濃硫酸を上側に乾燥させたいものを入れ蓋をします．

すると，濃硫酸が容器内の水蒸気を吸収して湿度が下がるので，上側に入れたものが乾燥するという仕組みです．

ビュレット，ホールピペット，メスフラスコなど，精密な計量が可能な器具は加熱すると大きさが変わってしまうために加熱乾燥できません．デシケーターはこのような加熱乾燥できない器具に有効な乾燥器具です．

脱水作用

物質から水を奪う性質を「脱水作用」といい，濃硫酸は「脱水作用」を持ちます．

ここで，脱水作用と吸湿性との違いに注意してください．

吸湿性は空気中の水蒸気を吸収するだけでしたが，脱水作用は化合物から無理矢理を引っこ抜き，別の物質に変えてしまう性質です．

ですから，脱水作用は「化学変化を引き起こす性質」と言えます．

たとえば，スクロースに濃硫酸を加えると，濃硫酸の脱水作用により次のように水と炭素が残ります．

このように，吸湿性と脱水作用は似て非なる性質ですから，区別して理解してください．

溶解熱が非常に大きい

濃硫酸を水で希釈する場合には，濃硫酸に水を加えてはいけません！とても危険です．

それは次の2つの理由からです．

1. 濃硫酸の水への溶解熱が非常に大きい
2. 水の密度が濃硫酸の密度より小さい

「濃硫酸に水を注ぐ希釈」が危険な理由として[理由１]はよく知られていますが，[理由２]があるためにさらに危険になります．

どうして2が危険なのかというと，水の濃度が濃硫酸の密度より小さいことによって，濃硫酸に水を加えると水が濃硫酸の表面に浮いてしまうからです．

このことに注意して，濃硫酸に水を加えてはいけない理由を書くと，以下のようになります．

水の濃度が濃硫酸の密度より小さいため，濃硫酸に水を加えると水が濃硫酸の表面に浮き，非常に大きい濃硫酸の溶解熱により水が突沸するので，沸騰した水が濃硫酸とともに飛び散り危険だから．

では，濃硫酸を希釈したいときにはどうするかというと，「水に濃硫酸を少しずつ注ぐ」のが正しい方法です．

水を濃硫酸に注ぐ場合は「水が濃硫酸の表面に浮いて飛び散るため危険」でしたが，濃硫酸を水に注ぐ場合は「濃硫酸は水に沈みながら溶けるので飛び散らない」のです．

このことに注意して，濃硫酸を希釈するときに水に濃硫酸を少しずつ注ぐと危険でなくなる理由は，以下のようになります．

水の密度は濃硫酸の密度より小さいため，水に濃硫酸を加えると濃硫酸は水に沈みながら溶解するので，非常に大きい溶解熱も多量の水に分散され，突沸させることなく希釈できるから．

こちらも非常に重要なので，理解しておいてください．

熱濃硫酸のみにみられる性質

熱濃硫酸はその名の通り，濃硫酸を加熱したものです．

常温の濃硫酸は「油状」の粘性が強い液体なのに対し，熱濃硫酸は粘性が弱まりサラサラとした液体となります．

酸化作用

熱濃硫酸は強い酸化作用を示します．つまり，熱濃硫酸は酸化剤としてはたらきます．

そのときの熱濃硫酸の半反応式は

となります．

この熱濃硫酸の酸化還元反応は，硫酸に溶けている三酸化硫黄が原因で起こります．

「接触法」は最後に「発煙硫酸に希硫酸を加える」という作業をして濃硫酸が出来上がるのですが，そのときに次の反応が起こっています．

なお，発煙硫酸は高校範囲では覚える必要はありません(が，きちんとした説明のためにあえて書きました)．

この反応は発熱反応で，高温にするとルシャトリエの原理から平衡が温度を下げる向き，つまり左に偏って三酸化硫黄が溶液中で増加します．

発煙硫酸には三酸化硫黄が多く溶けており，これが揮発することで白い蒸気が出て，それを「発煙」と表現しています．

三酸化硫黄は強力な酸化剤なので，濃硫酸を高温にするとこの三酸化硫黄が揮発します．

これによって，熱濃硫酸は酸化剤の振る舞いをするというわけです．

まとめ

以上をまとめます．

1. 希硫酸と濃硫酸にみられる性質
   1. 不揮発性
   2. 酸としての性質が強い
   3. 酸性
2. 濃硫酸のみにみられる性質
   1. 脱水作用
   2. 吸湿性
   3. 溶解熱が非常に大きい
3. 熱濃硫酸のみにみられる性質
   1. 酸化作用

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