硫黄（S）は周期表の16族元素であり、多様な化合物を形成することで知られている。
本記事では、代表的な硫黄のオキソ酸である亜硫酸、硫酸、チオ硫酸、ジチオン酸、トリチオン酸、ペルオキソ硫酸、ペルオキソ二硫酸について詳細に解説する。
亜硫酸（H₂SO₃）
構造と性質
亜硫酸（H₂SO₃）は硫黄の酸化数が+4のオキソ酸である。
一般的には、亜硫酸の分子式はH₂SO₃と表されるが、実際には溶液中で存在するのは硫酸水素イオン（HSO₃⁻）と硫酸イオン（SO₃²⁻）である。亜硫酸は弱酸性であり、酸化剤や還元剤としての性質を持つ。
解説
亜硫酸はH₂SO₃の化学式で表され、SO2を水に溶かせば生成するはずであるが、不安定なためにH₂SO₃分子の形では存在しない。
用途と反応
亜硫酸は漂白剤、防腐剤、酸化防止剤として食品産業や化学産業で広く使用されている。
また、酸化されて硫酸（H₂SO₄）になる反応や、還元剤としての利用も多い。
硫酸（H₂SO₄）
構造と性質
硫酸（H₂SO₄）は硫黄の酸化数が+6のオキソ酸であり、非常に強い酸として知られる。
硫酸分子は、硫黄原子が中心にあり、4つの酸素原子が結合している構造を持つ。濃硫酸は強酸性を示すとともに、脱水剤としての性質も持つ。
解説
硫酸は工業的にも重要な酸の一つであり、接触法によって製造されている。硫酸が水に溶けると水溶液中は強力な脱水剤である。
また、熱濃硫酸は酸化力を持つ。
工業的用途と反応
硫酸は化学工業の基幹物質であり、肥料の製造、鉱石の精錬、石油の精製など幅広い用途がある。
特に、硫酸を用いた接触法や鉛室法は、工業的に大規模な硫酸生産プロセスとして重要である。
チオ硫酸（H₂S₂O₃）
構造と性質
チオ硫酸（H₂S₂O₃）は、硫黄の酸化数が+2と+6の混合状態を持つオキソ酸である。
硫酸（H₂SO₄）の酸素原子1つが硫黄原子に置換された構造を持つ。チオ硫酸イオン（S₂O₃²⁻）は安定であり、還元剤としての性質が強い。
解説
チオ硫酸は亜硫酸に硫黄を加えて煮沸すると生成する。
チオ硫酸塩の一つであるチオ硫酸ナトリウムの水溶液はハロゲン化銀を溶解するので、写真の定着に利用される。
用途と反応
チオ硫酸は写真の定着剤や金の抽出に用いられる。また、ヨウ素滴定における還元剤としても利用され、様々な化学分析において重要である。
ジチオン酸（H₂S₂O₆）
構造と性質
ジチオン酸（H₂S₂O₆）は、2つの硫黄原子が酸素橋で結合した構造を持つ。硫黄の酸化数は+5であり、珍しいオキソ酸の一つである。
この酸は不安定であり、通常はその塩（ジチオン酸塩）として存在する。
解説
ジチオン酸とトリチオン酸はよく似た構造を持つが、前者には硫黄原子のみと結合している硫黄原子が存在しないのに対し、後者にはそれが存在する。
用途と反応
ジチオン酸は強力な酸化剤であり、特定の有機反応や酸化反応において利用される。特に、酸化還元反応において、そのユニークな構造が反応性を制御する要因となる。
トリチオン酸（H₂S₃O₆）
構造と性質
トリチオン酸（H₂S₃O₆）は、3つの硫黄原子が酸素を介して連結した構造を持つオキソ酸である。硫黄の酸化数は異なるが、+5の平均酸化数を持つ。
解説
トリチオン酸における硫黄原子の数が増えるとテトラチオン酸やペンタチオン酸となる。
これらはポリチオン酸の一種である。
用途と反応
トリチオン酸は主に研究用途で使用され、工業的な利用は限られている。酸化還元反応における反応性はジチオン酸と似ており、特定の酸化反応に利用される。
ペルオキソ硫酸（H₂SO₅）
構造と性質
ペルオキソ硫酸（H₂SO₅）は、過酸化硫酸とも呼ばれる。
硫黄の酸化数は+6であり、ペルオキソ基（-O-O-）が特徴的な構造を形成している。この酸は非常に強力な酸化剤である。
用途と反応
ペルオキソ硫酸は、有機合成において酸化剤として広く使用される。
また、漂白剤や殺菌剤としての用途もある。化学的に非常に活性であるため、反応条件には注意が必要である。
ペルオキソ二硫酸（H₂S₂O₈）
構造と性質
ペルオキソ二硫酸（H₂S₂O₈）は、硫黄が+6の酸化数を持つ二硫酸の過酸化物である。分子は2つのペルオキソ基を持ち、強い酸化性を示す。
用途と反応
ペルオキソ二硫酸は、ポリマーの重合開始剤や洗剤、漂白剤として工業的に利用されている。また、有機合成においても、強力な酸化剤として様々な化学反応に利用される。
まとめ
ペルオキソ一硫酸とペルオキソ二硫酸はペルオキソ酸の一種であり、特にペルオキソニ硫酸は強い酸化剤で、Mn2+を過マンガン酸イオンMnO4-に酸化する。
