酢酸は、食酢の主成分として知られる代表的なカルボン酸であり、示性式はCH₃COOHと表されます。
化学の学習において、化学式・構造式・示性式・分子量（式量）の正確な理解は、試験対策の基礎として欠かせません。
また、組成式・電子式・カルボキシル基の特徴・弱酸としての性質も、しっかり押さえておきたい重要ポイントです。
さらに、電離定数・電離度・氷酢酸という特殊な状態なども、試験で問われることがあるテーマのひとつ。
この記事では、酢酸に関する基礎知識を、わかりやすく丁寧に解説していきます。
酢酸の化学式はCH₃COOH！示性式・組成式・分子量の基本まとめ
それではまず、酢酸の化学式・示性式・組成式・分子量について解説していきます。
酢酸の示性式はCH₃COOHです。
これはメチル基（CH₃−）とカルボキシル基（−COOH）が結合した構造を示しており、有機化学において最もよく使われる書き方です。
分子式（化学式）はC₂H₄O₂と表され、炭素2個・水素4個・酸素2個から構成されています。
組成式は、各元素の原子数の比を最も簡単な整数比で表したものです。
C₂H₄O₂の各原子数の比はC：H：O＝2：4：2＝1：2：1となるため、組成式はCH₂Oとなります。
分子式と組成式が異なる点に注意が必要でしょう。
分子量（式量）の計算方法
酢酸の分子量を計算してみましょう。
各元素の原子量は、C＝12、H＝1、O＝16を使用します。
C：12×2＝24
H：1×4＝4
O：16×2＝32
合計：24＋4＋32＝60
したがって、酢酸の分子量は60となります。
示性式CH₃COOHで考えると、CH₃（15）＋COOH（45）＝60と確認することもできます。
「CH₃COOH＝分子量60」という値は中和滴定・濃度計算などで頻繁に使うため確実に覚えておきましょう。
覚え方のコツ
酢酸の示性式CH₃COOHは「メチル基（CH₃）＋カルボキシル基（COOH）」として覚えるのが基本です。
炭素数2のカルボン酸として、炭素数1のギ酸（HCOOH）・炭素数3のプロピオン酸（C₂H₅COOH）とセットで覚えると整理しやすいでしょう。
分子量60は尿素（CO(NH₂)₂）と同じ値であるため、混同しないよう「酢酸＝C₂H₄O₂＝60」として確認しておきましょう。
氷酢酸とは
純粋な酢酸は融点16.6℃の液体であり、室温付近で固体と液体の境界近くにあります。
純粋な酢酸を冷却すると氷のような結晶（氷酢酸）が生成することから、この名称がついています。
氷酢酸は水を含まない純粋な酢酸であり、希薄な食酢（酢酸濃度約3〜5％）とは明確に区別して理解しておきましょう。
酢酸の構造式・電子式・カルボキシル基の特徴
続いては、酢酸の構造式・電子式・カルボキシル基の特徴について確認していきましょう。
構造式の書き方
酢酸の構造式は以下のように表されます。
‖
CH₃−C−OH
メチル基（CH₃−）に結合したカルボニル基（−C＝O）と水酸基（−OH）がカルボキシル基（−COOH）を形成しています。
カルボキシル基の炭素原子には二重結合（C＝O）と単結合（C−OH）の2種類のC−O結合が存在するのです。
電子式のポイント
酢酸の電子式では、各原子間の共有電子対と非共有電子対をすべて点で表します。
カルボキシル基（−COOH）のC＝Oには二重結合が存在し、C＝O側のO原子に非共有電子対が2組、C−OH側のO原子にも非共有電子対が2組あります。
2つのO原子の非共有電子対をそれぞれ正確に書くことがポイントです。
カルボキシル基の酸性と共鳴
酢酸がH⁺を放出して弱酸性を示す理由は、カルボキシル基（−COOH）のO−H結合が比較的切れやすいためです。
生成した酢酸イオン（CH₃COO⁻）では、C−O結合が共鳴によって2つの結合が等価となり安定化しています。
この共鳴安定化がカルボキシル基の酸性の強さを支えており、アルコールのO−H（非常に弱い酸）より酢酸のO−Hのほうが強い酸性を示す理由でもあります。
酢酸の弱酸としての性質・電離定数・電離度
続いては、酢酸の弱酸としての性質・電離定数・電離度について確認していきましょう。
弱酸としての特徴
酢酸は水溶液中でわずかしか電離しない弱酸です。
塩酸（HCl）や硫酸（H₂SO₄）などの強酸は水溶液中でほぼ完全に電離するのに対し、酢酸の電離度は約0.01（1％程度）と非常に小さいです。
同じ濃度の酢酸と塩酸を比べると、酢酸のほうがpHが高く（酸性が弱い）なることを理解しておきましょう。
電離定数（酸解離定数 Ka）
酢酸の電離平衡と電離定数は以下のように表されます。
Ka＝[CH₃COO⁻][H⁺] / [CH₃COOH]
Ka≒1.8×10⁻⁵（25℃）
Kaが小さいほど電離しにくい（弱い酸）であることを示しており、酢酸のKa＝1.8×10⁻⁵は典型的な弱酸の値です。
炭酸（Ka₁≒4.3×10⁻⁷）よりKaが大きいため、酢酸は炭酸より強い酸であることがわかります。
電離度の計算
電離度αは「電離した割合」を示す指標であり、以下の式で求められます。
例：0.10 mol/L酢酸の電離度
α＝√(1.8×10⁻⁵ / 0.10)＝√(1.8×10⁻⁴)≒0.013
→電離度は約1.3％
酢酸の電離度は濃度が低くなるほど大きくなる（希釈するほど電離が進む）という性質があります。
この関係をオストワルトの希釈律と呼び、弱酸・弱塩基全般に適用される重要な法則でしょう。
pHの計算
0.10 mol/Lの酢酸水溶液のpHを求めてみましょう。
pH＝−log₁₀(1.3×10⁻³)≒2.9
→約pH 2.9（同濃度の塩酸のpH 1と比較して弱い酸性）
同じ0.10 mol/Lでも塩酸（pH＝1）に対して酢酸（pH≒2.9）のpHが高いことが、弱酸と強酸の本質的な違いを示しています。
酢酸の用途・反応・関連化合物
続いては、酢酸の主な用途・代表的な反応・関連化合物について確認していきましょう。
主な用途
酢酸は食品・工業・医薬品など幅広い分野で利用されています。
| 用途 | 内容 |
|---|---|
| 食品（食酢） | 調味料・保存料として食酢（酢酸3〜5％水溶液） |
| 酢酸ビニル原料 | 接着剤・PVA・ビニロンの製造原料 |
| 酢酸セルロース | 写真フィルム・繊維（アセテート）の原料 |
| 医薬品 | アスピリン合成の中間体 |
| 溶剤 | 塗料・インクの溶剤として利用 |
エステル化反応
酢酸はアルコールと反応してエステルを生成します。
（酢酸＋エタノール→酢酸エチル＋水）
生成する酢酸エチル（CH₃COOC₂H₅）は果実のような芳香を持つエステルであり、溶剤・香料として広く使われています。
酢酸ナトリウムの生成
酢酸とNaOHが中和すると酢酸ナトリウム（CH₃COONa）が生成します。
生成する酢酸ナトリウムは弱酸と強塩基の塩であるため、水溶液は塩基性を示します。
CH₃COO⁻が加水分解してOH⁻を生成するためであり、塩の加水分解の代表例として試験でもよく出題されるでしょう。
まとめ
この記事では、酢酸の化学式・示性式・構造式・分子量を中心に、組成式・電子式・カルボキシル基の特徴、弱酸としての電離定数（Ka≒1.8×10⁻⁵）・電離度・pH計算、氷酢酸・エステル化・中和反応まで幅広く解説しました。
示性式CH₃COOH、分子式C₂H₄O₂、分子量60という基本データを確実に押さえておきましょう。
弱酸としての電離度（約1.3％）・同濃度の塩酸よりpHが高いこと・炭酸より強い酸であること・オストワルトの希釈律は試験頻出のテーマです。
氷酢酸の意味・酢酸ナトリウム水溶液が塩基性を示す理由・エステル化反応の流れも含めて、酢酸の化学を幅広く理解しておくことが得点アップへの近道でしょう。
