化学の水溶液性について

NaHCO3→NaOH＋H2CO3はなぜ水溶液が弱塩基性なのか。
NaOHは1価の強塩基であり、H2CO3は2価の弱酸です。
塩基が強いので塩基性になると思っていたんですが、なんでなんですか？
詳しく教えてください。
よろしくお願いします。

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2012/03/02 00:28

?

塩基性になってるでしょ?

No.2 回答者： WiredLogic 回答日時： 2012/03/02 02:05

思いっきりザックリした話をすると、

強塩基　＋　弱酸　＝　弱塩基、というのは、

強弱を絶対値の大きい数・小さい数、
塩基を正、酸を負、ということにして、

＋大　＋ (－小)　＝　＋中、みたいな話です。

じゃ、中塩基性でもいいじゃん、ということになりますが、

「強」塩基、「強」酸というときの「強」は、
ほぼ100%電離している、意味で使われていて、

この基準でいうと、そこそこに電離している、それなりに
強い酸、リン酸なんかも、分類では「弱」酸ということに
なってしまい、「中」という区分はでてこない、
そういう条件の下の話になっているからです。

という訳ですので、先の方で必要になることですが、
「弱」酸の弱さにも、色々とレベルがあり、その違いが
反応の違いになることもあり、そこが問題に出てきますから、
ここで「強」＝ほぼ100%電離、「弱」＝それほどでもないこと、
(一律にすごく弱い、なんてことはない)とハッキリ覚えておくと、
いいかもしれません。

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2012/03/02 10:09

どういう点に疑問を感じられたのかがよく分かりません。

「もっと強い塩基性になってもよさそうに思う」ということでしょうか。

Ｈ２ＣＯ３をＮａＯＨで中和していくと考えてみて下さい。
２段階で中和が起こります。

Ｈ２ＣＯ３＋ＮａＯＨ　→　ＮａＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
ＮａＨＣＯ３＋ＮａＯＨ　→　Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ

塩基性の強さの順番は
Ｈ２ＣＯ３＜ＮａＨＣＯ３＜Ｎａ２ＣＯ３＜ＮａＯＨ

Ｎａ２ＣＯ３は結構強い塩基です。
ＮａＨＣＯ３の水溶液はフェノールフタレイン溶液を加えると薄い桃色になります。
Ｎａ２ＣＯ３の水溶液は濃い赤（紫）になります。色だけではＮａＯＨとの違いは分かりません。

産業革命の時代までは強い塩基と言えばＮａ２ＣＯ３でした。
ソーダといいます。天然の鉱石としても産出します。
でももっと強いアルカリ性を示す塩基が欲しいということになりました。
ＮａＯＨが「苛性ソーダ」と呼ばれることがあるというのはそういう事情によるものです。
Ｃａ(ＯＨ)2＋Ｎａ２ＣＯ３　→　ＣａＣＯ３↓+２ＮａＯＨ
の反応でつくることができます。

Ｃａ(ＯＨ)2とＮａＯＨの働きの違いは水溶性の違いによるものです。
Ｃａ(ＯＨ)2は溶解度があまり大きくありません。

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2012/03/03 18:34

NaHCO3→NaOH＋H2CO3

こうはなりませけど・・・
せいぜい
NaHCO₃→Na⁺ + OH⁻ ＋ H₂CO₃
NaHCO₃→Na⁺ + OH⁻ ＋ 2H⁺ + CO₃²⁻
とか・・

実際には解離定数を考えないと説明しきれませんが、

　HCO₃⁻ + H₂O ⇔ H₂CO₃ + OH⁻　　　pKa = 6.3　
　HCO₃⁻ + H₂O ⇔ CO₃²⁻ + H₃O⁺　　 pKa =10.3　

★酸解離定数 - Wikipedia ( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E8%A7%A3% … )

　

No.5 回答者： htms42 回答日時： 2012/03/04 12:48

ＮａＨＣＯ３を水に溶かすとします。

ＮａＨＣＯ３はＮａ^+とＨＣＯ3^-がたくさん集まってできた固体状の物質です。
水に溶けるということくっついていたイオンがばらばらになって水の中に散らばって行くということです。水の中に散らばったイオンは全て水の分子に取り囲まれて存在しています。
これを化学式で書けば次のようになります。
ＮａＨＣＯ３（固体）⇒　Ｎａ^+（水和）＋ＨＣＯ３^-（水和）
（　）内の注は普通省略されています。
ＮａＨＣＯ３⇒Ｎａ^+＋ＨＣＯ3^-

ＮａＨＣＯ３⇒ＮａＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３
でも
ＮａＨＣＯ３⇒Ｎａ^+＋ＯＨ^-＋Ｈ２ＣＯ３
でもありません。

この水溶液が弱いアルカリ性を示すというのはまた別の話です。
溶けるということをどのように表すかという場合と同じように書くと混乱します。
アルカリ性を示すということはＯＨ^-は新たに生じていることを意味しています。水に取り囲まれて存在しているＨＣＯ３^-のごく一部が取り囲んでいる水の分子と反応して変化しているのです。
化学式で書くと次のようになります。
Ｈ２Ｏ＋ＨＣＯ３^-　⇒　Ｈ２ＣＯ３＋ＯＨ^-
生じたＨ２ＣＯ３もＯＨ^-も水の分子に取り囲まれています。

変化しているＨＣＯ３^-の量はどれくらいであるかを考えてみましょう。

この物質１ｍｏｌの質量は８４ｇですから１Ｌの水溶液の中にＮａＨＣＯ３が８４ｇ含まれていれば濃度は１ｍｏｌ／Ｌになります。アルカリ性の強さはフェノールフタレイン溶液で薄い赤色になるぐらいのところにあります。フェノールフタレインの変色域はｐＨが８～１０です。ｐＨ＝９とします。［Ｈ^+］＝１０^(-9)ｍｏｌ／Ｌです。［ＯＨ^-］＝１０^(-5)ｍｏｌ／Ｌです。ＯＨ^-は１つ増えればＨＣＯ３^-が１つ減っているはずです。変化したＨＣＯ3^-は１０^(-5)ｍｏｌです。１０万個のＨＣＯ３^-があればその中の１つだけが変化しています。残りのイオンは全て元のままです。

何の注も添えずに「ＮａＨＣＯ３を水に溶かせば　ＮａＨＣＯ３⇒ＮａＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３　という変化が起こる」と書けば「おかしい」というのが分かりますね。
「ＮａＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ⇒ＮａＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３」と書いてもおかしいということに変わりはありません。
このように書けば左辺のＮａＨＣＯ３は水の中に入れた固体の炭酸水素ナトリウムを表しています。水の中に入れたＮａＨＣＯ３のほとんどはＮａ^+とＨＣＯ３^-というイオンに別れて存在しているのです。この式だとほとんどがＨ２ＣＯ３に変わってしまうというイメージになってしまうのでこまるのです。
あなたの疑問もこういう反応式によって生じたものだろうとおもいます。
左辺が全部右辺に変わってしまうのであれば強い塩基の代表であるＮａＯＨができて、相手は弱い酸として知られているＨ２ＣＯ３です。混ぜても強いアルカリ性ではないかと思ってしまうことになります。

起こっているのは溶けて存在しているＨＣＯ３^-のほんの一部が変化していることです。
Ｈ２Ｏ＋ＨＣＯ３^-⇒ＯＨ^-＋Ｈ２ＣＯ３
という変化です。存在しているＨＣＯ３^-の１０万分の１ぐらいがこの変化を起こしています。

この１０万分の１という比率が何によって決まるのかという段階になって初めて電離定数が必要になってきます。