水酸化カルシウム水溶液にCO2を吹き込み…

この質問を御覧下さって有難うございます。
科学の実験でチョークをいじくりまわしていたところ、どうにも理解できない現象がおきたので皆様のお知恵を拝借したく書き込んだ次第です。

実験の流れ(前説のようなものなので読まなくても良いかもしれません)：
炭酸カルシウムを加熱し(CaCO3→CaO+CO2↑)、
それを精製水の中に溶かし込み(CaO+H2O→Ca(OH)2)、
ろ過して水酸化カルシウム水溶液：Ca(OH)2aqを作りました。
この後、Ca(OH)2aqにフェノールフタレインを入れ(Ca(OH)2は水溶性で、強塩基性なので反応しました)、
呼気(CO2)を吹き込んだところ、白色沈殿(CaCO3)が見られました。
更にこれに呼気を吹き込み続け、CO2を送り続けたところ、フェノールフタレインの紫色が徐々に薄くなり、最後には無色透明になりました。(CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2)
これで炭酸水素カルシウム水溶液:Ca(HCO3)2aqが完成しました。

本題：
このCa(HCO3)2aqを、ガスバーナーで加熱したところ、沸騰する前後でフェノールフタレインが反応して水溶液が紫色になりました。
また、それを観察した後水道水で水溶液を冷やすと、無色透明に戻りました。
Ca(HCO3)2が、加熱されると分解してCaCO3とCO2とH2Oが出来るのは知っていますが、この中に塩基性を示す溶質はありませんし、CaCO3が冷やすだけでCa(HCO3)2に戻るとは思えません。
なぜこのような反応が起こったのかを分かる方、どうぞご教授ください。

No.2 回答者： DexMachina 回答日時： 2006/01/07 00:55

フェノールフタレインはアルカリ性になると濃桃色になります。

http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/shijiyaku.html

ただ、この色変化は分子構造が変化しさえすれば起こるもので、それさえ
起きるのであれば、その原因はアルカリである必要はありません。
つまり、上記URLで説明されている「ラクトン環の開裂」さえ起これば、桃色に
なるわけです。

この「ラクトン」というのは分子内でつくるエステルのことなので、環の開裂は
加水分解によっても起こります。
沸騰に近い状態で着色したというのは、この加水分解によるのではないでしょうか。
(もちろん、炭酸カルシウムによって若干アルカリ側に偏っているのも、色変化が
　みられた要因にはなっていると思いますが)
ラクトンでしたら、通常の分子間エステルと違って、容易に脱水縮合を起こすので
(というかカルボキシル基を塩にしない限り、縮合させずに単離する事ができない)、
温度低下によって色が消えることも説明がつきます。


機会があるようでしたら、今回の実験と同程度のｐＨの溶液にフェノールフタレインを
滴下した上で、同様に加熱してみてはいかがでしょうか。
(ｐＨ調整には不揮発性の弱酸と強塩基からなる溶解度の高い塩(例えばクエン酸
　カリウムなど)を使い、ラップ等で密閉してやれば、塩濃度や空気中の炭酸ガス等
　の影響を排除できると思います)


蛇足ですが、通常の固体塩とは逆に、炭酸カルシウムの溶解度は温度が低い方が
高くなる、という情報もあります。
(あいにく、何度で何mg/lといったデータは見つけられませんでしたが)
http://sty.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~speleo/Solution …

No.1 ベストアンサー 回答者： w-palace 回答日時： 2006/01/06 23:26

CaCO3はフェノールフタレインを発色させる程度の塩基性を示すと思います。

つまり、CaCO3の溶解度は低いですが、強塩基と弱酸の塩ですのでわずかながらも溶けて加水分解され弱いアルカリ性を示すと思います。
高温では、CaCO3の溶解度が高くなるでしょうから上記の変化が起こりやすくなると思います。

温度を下げると、CaCO3の溶解度が低下し、CaCO3の加水分解も起こりにくくなるために、中性に近づくものと思われます。フェノールフタレインの変色域はアルカリ性側によっていますので、中性に近づけば色が消えるはずです。
また、空気中の二酸化炭素を吸収して、中性に近づくということも考えられます。


要するに、主たる要因はCaCO3の溶解度の温度変化であると思います。また、従たる要因として空気中の二酸化炭素が水に溶け込むことが考えられると思います。