第三部：化学反応 酸・塩基とは
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ここでは，酸と塩基の理解に資するため， 【分類の考え方】， 【価数による分類】， 【強弱による分類】， 【硬軟による分類】， 【無機・有機による分類】， 【酸性酸化物，塩基性酸化物】に項目を分けて紹介する。
分類の考え方
酸，塩基は，性質の違い，用途の違いなどの実用に適するような分類がある。
例えば，同じ濃度の塩酸と酢酸の水溶液に亜鉛などの金属を加えると，塩酸では激しく水素を発生するが，酢酸での反応は穏やかである。このため，塩酸のように激しい性質の酸を強酸，酢酸のように穏やかな性質の酸を弱酸に分類されている。
強酸と弱酸の違いは，水溶液中での電離の程度（電離度α）の違いが反映したものである。
また，酸塩基反応を扱う場合には，酸（塩基） 1分子あたりで生じるイオン数（価数）の違いを考慮しなければならない。
このように，酸・塩基は，対象とする反応や機構など背景の違いで，価数による分類，強弱による分類，硬軟による分類，無機・有機による分類などが広く用いられている。
【参考】
酸の共通性質
1）酸味がある，2）亜鉛，アルミニウム，マグネシウム，鉄などの多くの金属と反応して水素を発生する，3）リトマスゴケから得られた染料リトマス（ litmus ）を用いた青色リトマス紙を赤くする，4）塩基を中和する，などが挙げられる。
塩基の共通性質
1）苦みがある，2）手につけるとぬるぬるする，3）リトマスゴケから得られた染料リトマス（ litmus ）を用いた赤色のリトマス紙を青くする，4）酸を中和する，などが挙げられる。
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価数による分類
化学では，種々な価（ valence ）が用いられているので，混乱しないよう，的確な把握を心がける。
酸・塩基の価数
【分子内結合：酸化数】で紹介したイオン価（イオンの価数），原子価（原子の価数）とは異なり，酸塩基反応で授受できる水素イオンの数をいう。
多段階で解離する酸や塩基については，その最大解離度数をいう。主な化合物の例を，次で紹介する強弱による分類と合わせて下表に紹介する。
なお，次に紹介する酸・塩基の強弱と価数には直接の関係はない。
| 価数での分類 | 代表例 | |
|---|---|---|
| 酸 | 1 価 | 塩酸 ( HCl ），硝酸（ HNO2 )，過塩素酸（ HClO4 )，ギ酸（ HCOOH )，酢酸（ CH3COOH ) |
| 2 価 | 硫酸 ( NaOH ），炭酸（ H2CO3 )，シュウ酸（ (COOH)2 ) | |
| 3 価 | リン酸（ H3PO4 ) | |
| 塩基 | 1 価 | 水酸化ナトリウム ( NaOH ），水酸化カリウム（ KOH )，アンモニア（ NH3 )，ピリジン（ C5H5N ) |
| 2 価 | 水酸化マグネシウム（ Mg (OH)2 ），水酸化カルシウム ( Ca (OH)2 ），水酸化バリウム（ Ba (OH)2 )， 水酸化銅（Ⅱ）（ Cu (OH)2 )，水酸化鉄（Ⅱ）（ Fe (OH)2 ) |
|
| 3 価 | 水酸化アルミニウム（ Al (OH)3 )，水酸化鉄（Ⅲ）（ Fe (OH)3 ) | |
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強弱による分類
電離度（ degree of ionization ）
電離度（α）は，溶液中の電解質が実際に電離している物質のモル比を示し，0 から 1 までの値をとる。
電離度（α）＝｛電離した電解質のモル数｝／｛全電解質のモル数｝
酸・塩基の強弱は，電解質（ electrolyte ）の溶媒中での電離度によって分類されるが，強弱の明確な評価基準はなく，経験的に，電離度が 1 に近い電解質を強酸，強塩基に，電離度の小さい電解質を弱酸，弱塩基に分類している。
なお，有機合成での材質改善などに用いられるフルオロスルホン酸（ FSO3H ）やトリフルオロメタンスルホン酸（ CF3SO3H ）など純硫酸よりも電離度が大きい媒体を超酸（ superacid ）ということがある。
参考：0.10 mol /L 水溶液の電離度の例， HCl 0.93 ，HNO3 0.93 ，HCOOH 0.043 ，CH3COOH 0.016
電離度は，温度，圧力，濃度の影響を受ける。特に，濃度の影響が大きく，濃度が低くなると電離度が大きくなり，無限希釈では 1 に限りなく近くなる。
溶液の濃度の影響が大きい電離度は，物性の指標としては扱いにくいため，定量的な評価では，次の項【電離平衡】で紹介する平衡定数（酸解離定数 pKa，塩基解離定数 pKb ）を用いる。
| 強弱での分類 | 代表例（分子式；酸解離定数；pKa ） | |
|---|---|---|
| 強酸 | 1 価 | 過塩素酸（ HClO4 ；pKa＜pKa(HCl) )，塩酸 ( HCl ；pKa=－8.0 ），硝酸（ HNO2 ；pKa=－1.4 ) |
| 2 価 | 硫酸 ( H2SO4 ；pKa1=－5.0 ） | |
| 3 価 | － | |
| 弱酸 | 1 価 | ギ酸（ HCOOH ；pKa= 3.75 )，酢酸（ CH3COOH ；pKa= 4.76 ) |
| 2 価 | 炭酸（ H2CO3 ；pKa1= 6.35 )，シュウ酸（ (COOH)2 ；pKa1= 1.27 ) | |
| 3 価 | リン酸（ H3PO4 ；pKa1= 2.15 ) | |
| 強塩基 | 1 価 | 水酸化ナトリウム ( NaOH ），水酸化カリウム（ KOH ) |
| 2 価 | 水酸化カルシウム ( Ca (OH)2 ；pKa= 12.7 ），水酸化バリウム（ Ba (OH)2 ；pKa= 13.4 ) | |
| 3 価 | － | |
| 弱塩基 | 1 価 | アンモニア（ NH3 ；pKa= 9.25 )，ピリジン（ C5H5N ；pKa= 5.23 ) |
| 2 価 | 水酸化マグネシウム（ Mg (OH)2 ；pKa= 11.4 ），水酸化銅（Ⅱ）（ Cu (OH)2 ；pKa= 7.3 )， 水酸化鉄（Ⅱ）（ Fe (OH)2 ；pKa= 9.5 ) |
|
| 3 価 | 水酸化アルミニウム（ Al (OH)3 )，水酸化鉄（Ⅲ）（ Fe (OH)3 ) | |
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硬軟による分類
酸および塩基の相性を，硬いおよび軟らかいという表現を使った分類で，HSAB則（ Hard and Soft Acids and Bases ）という。この場合の酸・塩基はルイスの定義による。
一般的にいうと，同じ性質ペア，すなわち軟らかい酸と軟らかい塩基のペア，硬い酸と硬い塩基のペアは反応しやすく，強い結合を形成する。
硬い酸（ HA ）
電気陰性度が低く，高い電荷密度，分極率が小さい。
例： H+ ，Li+ ，Na+ ，Mg2+ ，Ca2+ ，Al3+ ，Fe3+ ，Si4+ ，BF3 ，AlCl3 など
軟らかい酸（ SA ）
電気陰性度が高く，電荷密度が低いため分極化しやすい。
例：Cu+ ，Ag+ ，Au+ ，Hg+ ，Hg2+ ，BH3 ，RS+ ，I+ ，Br+ ，I2 ，Br2 ，ニトロベンゼン，金属原子，カルベンなど（ R は有機基）
中間の酸の例： Fe2+ ，Cu2+ ，Zn2+ ，R3C+ など（ R は有機基）
硬い塩基（ HB ）
比較的電荷密度が小さい。
例： F– ，H2O ，OH– ，CH3CO2– ，Cl– ，NO3– ，ROH ，RO– ，NH3 ，RNH2 など（ R は有機基）
軟らかい塩基（ SB ）
電気陰性度が比較的小さく，電荷密度が大きく分極しやすい。
例： R2S ，RSH ，RS– ，I– ，SCN– ，R3P ，CN– ，CO ，エチレンベンゼン，H– ，R– など（ R は有機基）
中間の塩基の例：アニリン，ピリジン，Br– ，NO2– など
【参考】
ルイス酸・塩基（ Lewis acid，base ）
ギルバート・ニュートン・ルイス（ Gilbert Newton Lewis ）が 1923年に定義した酸・塩基。
酸とは電子対を収容しうる空の軌道をもつ原子を含むもの，塩基とは非共有電子対をもつもの。すなわち，電子対を受け取る物質はルイス酸，電子対を与える物質はルイス塩基となる。
ギルバート・ニュートン・ルイスは，アメリカ合衆国の物理化学者（ 1875 ～ 1946年）で，共有結合の発見（ルイスの電子式），ラジカル（不対電子対）の定義，酸・塩基の定義（ルイス酸・塩基），熱力学の再構築による化学熱力学の提唱，光化学実験，光子（ photon ）の命名などで知られる。
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無機・有機による分類
無機酸，無機塩基（ mineral acid , mineral base ）
無機化合物の化学反応で得られる酸，塩基で，【強・弱による分類】で例示したように，一般的に認識されている酸・塩基の多くが無機化合物である。
有機酸（ organic acid ）
有機化合物の酸の総称で，身近なもののその多くは，カルボキシル基（－COOH ）を持つカルボン酸（ RCOOH ）である。
他に，スルホ基（－SO3H ）を持つスルホン酸，ヒドロキシ基（－OH ），チオール基（－SH ），エノール（二重結合の片方の炭素にヒドロキシ基が置換したアルコール）を特性基として持つ化合物が知られる。
一般的には，有機酸の多くは弱酸に分類される。有機酸の多くは，有機溶媒に溶け易い。水を溶媒とした場合には，ギ酸や酢酸のような分子量の小さい有機酸は溶け易いが，その他の分子量の大きい有機酸は水に溶け難い。
有機塩基（ organic base ）
一般的には，プロトンを受容するブレンステッド塩基を指す。ピリジン（ C5H5N ），トリエチルアミン（ C6H15N ）など，多くは窒素原子を含むアミンや複素環式化合物で，窒素上に容易にプロトンを受容してアンモニウムなどのカチオン（陽イオン）となる。
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酸性酸化物，塩基性酸化物
酸化物の中には，水に溶けてヒドロニウムイオン（ H3O+ ）を生じたり，H+ を受け取ったりするものがある。これらは，ブレンステッド・ローリーの定義による酸・塩基に分類される。
酸性酸化物
水と反応して酸を生じる。塩基と反応して塩と水になる酸化物などである。
例： SO2 ，SO3 ，NO2 ，CO2 ，P4O10 などの非金属元素の酸化物
塩基性酸化物
水と反応して塩基を生じる。酸と反応して塩と水になる酸化物などである。
例： N2O ，CaO ，CuO ，MgO ，BaO ，Fe2O3 などの金属元素の酸化物
両性酸化物
酸とも塩基とも反応し塩と水になる酸化物である。
例： Al2O3 ，ZnO ，SnO ，PbO などアルミニウム（ Al ），亜鉛（ Zn ），スズ（ Sn ），鉛（ Pb ）の酸化物
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