炭酸水素ナトリウム

炭酸水素ナトリウムは加水分解するとなぜ塩基性を示すのですか？

No.2 ベストアンサー 回答者： c80s3xxx 回答日時： 2005/09/18 22:50

w-place 氏とも思えぬ中途半端な解答なので，横から口を挟ませていただきます．

> (1) NaHCO3 ←→ Na+ + HCO3-
> (2) HCO3- + H2O ←→ H2CO3 + OH-
> (3) Na+ H2O ←→ NaOH + H+

飽和溶液で溶け残ったものがあるとでないかぎり，(1) や (3) に平衡を考える意味はほとんどありません．(1) は一方的に右に偏っているというか，不可逆だと思ってかまいません．(3) は左方向に不可逆で十分です．
一方，次の平衡を考慮に入れるのを忘れてはいけません．
(4) HCO3- ←→ H+ + CO3(2-)
こういうのが出てくるので，果たして pH は上がるのか下がるのか変わらないのか，どうしても ?? となるのはむしろ自然です．

このようなものの溶液の pH を考えるには，やはり正道で理屈をこねて計算するべきです．(2) と (4) に対応して平衡定数を使った式が書けます．
Ka2 = [H+][CO3(2-)]/[HCO3-]
Ka1 = [H+][HCO3(-)]/[H2CO3]
Ka1，Ka2 はデータブックに載っていますが，Ka1=10^-6.3 くらい，Ka2=10^-10.4 くらいです (たしか)．
さらに
Kw = [H+][OH-] = 10^-14
炭酸水素ナトリウムの全濃度を c とすれば
[Na+] = c
溶液の電気的中性条件から
[Na+] + [H+] = [OH-] + [HCO3-] + 2[CO3(2-)]
これらの式を連立させれば [H+] なり [OH-] の値は求まり，pH がどうなるかが計算できるわけです．
結局，炭酸水素ナトリウムの水溶液がアルカリ性になるかどうかを支配しているのは Ka1，Ka2 の値です．ともに非常に大きな値であれば事実上 pH は中性のままです．この場合はとくに Ka1 の値が小さいことが決定的に効いています．

No.1 回答者： w-palace 回答日時： 2005/09/18 11:40

考え方は以下の通りです。

塩は水に溶けると、イオンに解離します。
しかし、そのイオンの一部は水と反応して、H+やOH-を放出します。
それらのどちらが多いかによって、加水分解された後に酸性、塩基性のどちらになるかが決まります。

炭酸水素ナトリウムの場合には以下のようになります。
←→は化学平衡の矢印だと思って下さい
(1) NaHCO3 ←→ Na+ + HCO3-
(2) HCO3- + H2O ←→ H2CO3 + OH-
(3) Na+ H2O ←→ NaOH + H+

(2)において、H2CO3(炭酸)は弱い酸なので、平衡は右に偏っています。したがって、多くのOH-が生じます。
また、(3) においては、NaOHが強い塩基なので、平衡は左に偏っています。したがって、生じるH+は少なくなります。
これらを、総合的に考えれば、水溶液中には、H+よりもOH-の方が多く存在することになって、塩基性を示すことになります。

このことを一般的に述べるならば、強塩基と弱酸の塩は塩基性を示し、弱塩基と強酸の塩は酸性を示すということになります。