酸、塩基とは何かということについては、３つの定義があります。有機化学まとめましたに詳しいのですが、要点のみを示すと以下の表になります。

イメージとしては、弱酸や弱塩基がその溶液の pH を決定するとともに、塩が外部からの H⁺ や OH^– を撃退してくれるイメージです。さらに具体例を用いて説明します。

弱酸として CH₃COOH （酢酸）,その塩として CH₃COONa （酢酸ナトリウム）があるとします。水溶液中で、酢酸はわずかに電離することで、H⁺ がある程度の量溶液中に存在します。
塩である酢酸ナトリウムは、完全に電離し、溶液中で CH₃COO^– と Na⁺ として多量に存在します。

すると、例えば外部から H⁺ が入ってくると、たちまち CH₃COO^– と結合して CH₃COOH となります。系中の CH₃COOH は増えますが、弱酸であるため、H⁺ はそれほど増えません。又、外部から OH^– が入ってくると、これは酸塩基反応がおきて CH₃COOH と反応することで OH^– は
系中から除去されます。これにより、系中の CH₃COOH は多少減りますが、やはりそれほど H⁺ の量は変わりません。

緩衝液の pH は、Henderson-Hasselbalch （ヘンダーソン－ハッセルバルヒ）の式により算出することができます。すなわち、下の式のようになります。

pH　=　pKa + log ［イオン形］／［分子形］ (酸性緩衝液の場合)
pOH = pKb + log ［イオン形］／［分子形］　（塩基性緩衝液）
（pH　=　pKa + log ［分子形］／［イオン形］ (塩基性緩衝液の場合)）
※ Ka は、共役酸の Ka）
※ pH と pKa が等しい時が、イオン形と分子形が丁度１：１で存在する時となります。

補足　塩基性緩衝液について　

２つの表現方法について、どのようにして導かれるかを、以下に示します。

B を塩基として
B + H⁺ ⇄　BH⁺
なので、左右をひっくり返して

BH⁺ ⇄　B⁺ + H⁺

この時の　Ka　は

です。両辺　対数をとると
log Ka = log[H⁺] + log [分子形]／[イオン形]

両辺に　－１をかけると
-log Ka = -log[H⁺] -log [分子形]／[イオン形]

より
pKa + log [分子形]／[イオン形] = pH

左右をひっくり返して

pH　=　pKa + log ［分子形］／［イオン形］

です。

この式に対して
pH + pOH = 14 及び、pKa + pKb = 14 を代入すると

pOH = pKb + log ［イオン形］／［分子形］

となります。

一般に、緩衝液は、弱酸＋その酸の塩　（例：酢酸と、酢酸ナトリウム）　もしくは、弱塩基とその塩　（例：アンモニアと、塩化アンモニウム）の混合溶液で、この作用が強くなります。

なぜこのような組み合わせで緩衝作用を有するのか、具体例を通じて説明します。酢酸と、酢酸ナトリウムの混合溶液に対して外から酸（H⁺）、塩基（OH^–）が加えられた時についてまとめたのが、下の式及び解説です。

緩衝液は、一般に弱酸（もしくは弱塩基）の　pKa ±　1.0 程度の pH でよく緩衝能を示します。

先ほどの例にあげた、酢酸と、酢酸ナトリウムの混合溶液では、酢酸の pKa ＝4.7 であり、混合溶液は pH 4.0 ～ 5.0 付近でよい緩衝能を示します。また、緩衝液の無機成分が影響を与えてしまう生物系の実験においては、有機物質を用いた緩衝液が用いられることもよくあります。例えばグリシン緩衝液や、トリス緩衝液です。

化合物の分子形とイオン形の割合と、pH の関係は、Henderson – Hasselbalch（ヘンダーソン　ハッセルバルヒ）の式によって表されます。以下の式になります。

pH　=　pKa+log イオン形/分子形 (酸性化合物の場合)
pH　=　pKa+log 分子形/イオン形 (塩基性化合物の場合)

※log は常用対数。つまり底は10です。
※pH と pKa が等しい時が、イオン形と分子形が丁度１：１で存在する時となります。

この式から、例えば pKa が 5 であるような酸性化合物があったとすると

・pH = 5　であれば、イオン形と分子形が丁度１：１で存在する
・pH = 6 であれば、イオン形と分子形の割合は 10 : 1　で存在する
・pH = 4 であれば、イオン形と分子形の割合は　1 : 10 で存在する　ことになります。

配位子は、金属イオンと配位結合可能な原子の数により、単座（一座）配位子、二座配位子、、、と呼ばれます。二座以上を総称して、多座配位子と呼ぶこともあります。多座配位子の代表例は、EDTA（ethylenediaminetetraacetic acidエチレンジアミン四酢酸）です。構造式は以下になります。

多座配位子が、金属イオンと配位結合した、環状の錯体は、キレート化合物と呼ばれます。キレートという言葉の由来は、ギリシャ語の蟹のハサミを意味する chele に由来します。

一般に、金属イオンを M 、配位子を L とすると

という平衡が成りたちます。この時、平衡定数（錯生成定数　と呼ばれます） K は

と表されます。Kが大きいほど、キレートは安定です。

溶解度積とは、難溶性の飽和溶液における、陽イオン濃度と陰イオン濃度の積のことです。AgCl を例にすると、まず AgCl を水に加えると、わずかに溶解し、以下のような平衡がおこり、平衡状態となります。

と表されます。ここで　AgCl　が難溶性であることから、［AgCl］はほぼ一定です。そこで式を変形して K［AgCl］＝［Ag⁺］［Cl^–］とすると、左辺は定数とみなすことができます。Ksp＝K［AgCl］＝［Ag⁺］［Cl^–］と表す時、Ksp を溶解度積と呼びます。Ksp は小さいほど、塩が難溶性であることを示します。

さきほどは、AgCl　という、一価のイオン同士でしたが、一般に難溶性電解質を

と表されます。
※溶解度積は、一般に Ksp と表します。sp は solubility produnt の略です。

溶解度と溶解度積の間には、以下のような関係があります。

酸化還元反応は、２つの半反応式に分割して記述することができます。以下に例を示しつつ、説明します。酸化還元反応の例として、セリウムイオンと鉄イオンの反応をあげます。式は以下になります。

この反応を、２つの半反応式に分解すると、以下になります。

半反応式は、一般に、以下のような式で表現することができます。

各種の酸化還元対の反応性、すなわち、酸化体になりやすいか、還元体になりやすいかは、電子授受の傾向により決まります。つまり、半反応式における原子の、電子の受け取りやすさにより決まります。その尺度を表すのが、酸化還元電位 E です。以下の、Nernst の式により表されます。

※ Rは気体定数、F はファラデー定数、T は絶対温度
※［Ox］、［Red］は、それぞれ酸化体、還元体の濃度
※ E₀ は、標準酸化電位といい、各酸化還元対で固有の値。

これは、２組の酸化還元対が組み合わされており、半反応式２つを書くと下の式です。対応する半反応式の酸化還元電位も式中に表します。※定数を代入し、25 ℃ としています。

反応が平衡である時、E₁ = E₂ です。よって、以下の式が成り立ちます。

赤丸で囲った部分は、この項における最初の式の平衡定数 K なので

と、標準酸化還元電位と、酸化還元反応の平衡定数を関係づけることができます。

ポイントは、酸性弱電解質の見かけの分配係数は、溶媒の pH が低いほど分子形の割合が高いため、真の分配係数に近いことです。ちなみに、大体 pH 1 であれば、ほぼ、酸性弱電解質は分子形であると考えてよいです。※ 塩基性弱電解質の場合は、 pH が高いほど、真の分配係数に近づきます。

水溶液中の物質の、有機溶媒への抽出は、夾雑物の分離や目的成分の濃縮のために、分液ろうとを用いて一般的に行われています。有機化学の実習などで経験があるのではないでしょうか。抽出効率を高くするためには、できるだけ見かけの分配係数の大きい有機溶媒の使用溶媒量を多くすること、同じ溶媒量ならば、数回に分けて繰り返し抽出するといった方法が有効です。

イメージ：物質：「A⁺B^–」、溶液中：C^–　→　「A⁺C^–」　になるような現象のこと。

陽イオン交換樹脂とは、陽イオンを交換するような樹脂です。代表例としては、スルホン酸基（－SO₃H）を交換基として持つ樹脂があります。陰イオン交換樹脂とは、陰イオンを交換するような樹脂です。代表例としては、四級アンモニウム塩（R－N⁺OH^– 等。OH^– が交換されます。）を交換基として持つ樹脂があります。

樹脂への吸着性は、イオンの電荷が大きいほど、吸着性が高くなります。すなわち、例えば陽イオン交換樹脂に対して、Na⁺ イオンと、Ca²⁺ イオンを溶液として流せば、樹脂により吸着するのは、Ca²⁺ イオンです。

電荷の等しいイオンであれば、原子半径が大きいほど水和イオン半径が小さいために、樹脂との交換が起こりやすいため樹脂により吸着します。すなわち、例えば陽イオン交換樹脂に対してLi⁺ イオンと、Na⁺ イオンを溶液として流せば、樹脂により吸着するのは、Na⁺ イオンです。