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二つ教えてください。専門的になりますが、よろしくお願いします。
1.炭酸水素カルシウムは水溶液としてのみ存在し、アルカリ性と聞きました。炭酸カルシウムに水と二酸化炭素を加えて作れますが、二酸化炭素を必要以上に増やすと遊離炭酸が増えて酸性になると思います。吹き込む二酸化炭素の量次第で酸性になったりアルカリ性になったりすることになりますが、この考え方は正しいのでしょうか。
2.1に関連して、逆の反応、つまり、炭酸水素カルシウムが炭酸カルシウムと二酸化炭素、水に分解するのはどのような条件のときでしょうか。特に知りたいのは、自然に放置しておいた場合、暖めた場合、遊離炭酸が多くて酸性の場合の3ケースです。

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A 回答 (3件)

#2です。



>炭酸水素イオンは必ず水と反応するということなのでしょうか。
>炭酸水素カルシウム水溶液というのは存在しないということで良いのでしょうか。

私が書いた式
HCO3-+H2O⇔OH-+H2CO3
は炭酸水素イオンを含む物質を水に入れるとアルカリ性になるということを示すためのものです。「⇔」を入れておきましたが平衡反応だという意味です。この反応が起こっても炭酸水素イオンの量はほとんど変わりません。仮にアルカリ性になってpH=9になったとしても水溶液中のOH-の濃度は1×10^(-5)mol/Lです。これは炭酸水素イオンが同じ量だけ減ったということをも示しています。その量はごく僅かです。

炭酸水素カルシウムの場合は二酸化炭素の吹き込みで作るわけですから右辺のH2CO3(=H2O+CO2)がもっと多い条件だということになります。
CaCO3+H2O+CO2→Ca2++2HCO3-
の反応でHCO3-が生じます。コレもCO2の吹き込みで作っています。
2つの式はどちらもCO2が多いとHCO3-が多くできるという内容です。
結論
炭酸水素カルシウムは水中に存在するとしていいでしょう。
アルカリ性は問題にならない量でしょう。

 「二酸化炭素の吹き込みで作ったHCO3-を含む溶液の液性と炭酸水素ナトリウムを水に溶かしたときの液性とは同じと考えるわけにはいかない」ということになります。炭酸水素ナトリウムを水に溶かした場合はフェノールフタレイン溶液がわずかには発色する程度のアルカリ性を示します。炭酸水素カルシウムの場合はもっと弱いでしょう。発色しないかも分かりません。理由はCO2の濃度の違いです。
(私はこう考えています。違っていたらごめんなさい。)
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この回答へのお礼

ありがとうございました。大いに勉強になりました。

お礼日時:2007/02/14 12:37

1.についてです。


炭酸水素ナトリウムを水に溶かすとアルカリ性を示します。
HCO3-+H2O⇔OH-+H2CO3
となります。
この場合は水にHCO3-のイオンの形で入れています。上の式でOH-とH2CO3は同じ数だけ生じます。
これに外からCO2を吹き込んでいったとします。平衡が左に動いていきます。OH-の濃度が10^(-7)よりも小さくなるということは起こりえます。
実際に[OH-]がどの程度になるかは具体的な数字が必要でしょう。
解離定数、H2CO3の濃度(水中に溶けているCO2と生じたH2CO3とを合わせたものです)、HCO3-の濃度が必要です。
二酸化炭素は0℃で水1Lに1.7L溶けます。1気圧で加圧してあって平衡が実現している場合です。これだと[HCO3-]が0.1mol/L以下でアルカリ性ではなくなるようです。
でも正直なところ細かいところまでは分かりません。ボンベで二酸化炭素を吹き込んでいったときは平衡状態ではありません。どの程度二酸化炭素が溶け込んでいるのでしょう。息を吹き込んだ場合はどうでしょう。
理科年表には炭酸の解離定数が載っています。
第一段が4.45×10^(-7)mol、第2段が4.7×10^(-11)molです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。これについてよく知らないので教えてください。炭酸水素イオンは必ず水と反応するということなのでしょうか。となると、炭酸水素カルシウム水溶液というのは存在しないということで良いのでしょうか。

お礼日時:2007/02/12 20:33

正しいかどうか,文献等が手元にないので私の考えですが



1.強塩基の塩なので酸性になることはないと思います

2.炭酸水素カルシウムが固体として遊離できないのは
溶解度の小さい二酸化炭素が
どうしても気相に移動するからだと思われます
したがって単純な発想ですが
二酸化炭素が水に溶けにくくなる条件はすべて
炭酸水素カルシウムの分解になると考えていいのではないでしょうか
ビールやコーラの気が抜けてしまう条件を考えてみてください
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Q炭酸カルシウムの解離について

一応質問を捜してなかったので質問させていただきます。
炭酸カルシウムを水に溶解させた場合、
ごく微量の濃度の炭酸カルシウムが溶解します。
溶解した場合、溶液のpH はいくつになるのでしょうか?

ちなみに、炭酸カルシウムの溶解度積は、8.7×10-9mol/l です。
解離定数が必要なのでしょうが、解離定数が見つかりません・・。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

もう計算はできましたか? 途中は省略しますが,私の方はできましたよ。数式処理ソフトを使って計算したので,計算ミスはないと思います。東京化学同人の化学辞典によると CaCO3 の水への溶解度は 1.5 mg / 100 g で,この値を用いて計算すると,飽和溶液における pH はちょうど 10.0 でした。ちなみに,1.0 mg 溶かしたとき,0.5 mg 溶かしたときの pH はそれぞれ,9.87,9.62 でした。

Q炭酸ナトリウムを水に溶かした時の最大Phは?

炭酸ナトリウムを入浴剤用に購入しようと思い、その安全性について調べているのですが、もし、出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを水に溶かした時に、その水溶液のPhはどのくらいになるのでしょうか?

ちなみに私は化学はまるで素人なので、出来ましたら、計算式等と共に教えていただけると幸いです。

Aベストアンサー

 なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね? 迷惑だよ。

 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L(=10.6 g/L)である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
ナトリウム水溶液の加水分解」と同じです。

 炭酸は2段階電離をしますが、その第2段階の電離定数を Ka、水のイ
オン積を Kw、炭酸水素イオンの電離の逆反応の平衡定数を K とします。
簡単な計算から、K = Kw/Ka であることが分かります。
 水溶液中で、炭酸ナトリウムはほぼ完全に電離し、生じた炭酸イオン
の一部が炭酸水素イオンに戻ろうとしますが、その割合を x とし、便宜
上 C = 0.1 (mol/L) と置くと、x が 1 より充分小さいという近似の下
で x = √(C/K) となります。
 水酸化物イオン濃度 [OH^-] の値が [OH^-] = Cx 、水素イオン濃度
[H^+] が [H^+] = Kw/[OH^-] ですから、以上を用いて
[H^+] = √(Ka・Kw/C)
...となります。さて、pH は常用対数 log を用いて
pH = log(1/[H^+])
と定義されますから、あとは数値を放り込んで計算するだけです。
 代入すべき数値は、
Ka = 4.7×10^{-11} (mol/L) ;炭酸の第2段階電離定数
Kw = 1.0×10^{-14} (mol^2/L^2) ;水のイオン積
...と上記の C = 0.1 (mol/L) です。これらを用いて、求める値は
pH = -1/2・log(Ka・Kw/C) = 11.7(有効数字3桁)
です。常温(25℃)での中性だと pH = 7.0 、人間の体液における
値の典型値が pH = 7.4 だから、かなり強い塩基性ですね。
 濃度を C = 0.001 mol/L(上記の 1/100)にすると、pH = 10.7
くらいになります。

 参考までに、白馬八方温泉の温泉水の値で、pH = 11.3 くらいだそう
です。かなり強いアルカリ性の温泉も存在します。
http://www.goryukan.jp/spa/index.html
 入浴剤として使う場合の注意としては、強アルカリ性の温泉に入浴す
るときの注意点と同じです。当該の温泉地に問い合わせてみては如何で
しょうか?

参考URL:http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture5/lect3052.html

 なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね? 迷惑だよ。

 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L(=10.6 g/L)である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
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Q石灰水に二酸化炭素を通したその後。

こんにちわ。早速、質問に移らさせていただきます。
石灰水に二酸化炭素を通し、ふると白く濁るということですが、さらにふり続けると、透明になると聞きました。いったいこれは何が起こっているのでしょうか?分かる方よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

gaoshiさん、こんにちは。

石灰水に、二酸化炭素を通すと、白くにごる反応は、

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ +H2O
石灰水  二酸化炭素

という反応式になります。このCaCO3が、白色沈殿となります。

さらに、これに二酸化炭素を加えていくと、

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2・・・(☆)
     ↑  ↑
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     H2CO3
という反応になります。
炭酸水素カルシウムは、可溶性です。
ですから、再び通すと、透明になるんですね。

さらに、透明になった水溶液に、熱を加えると、
再び沈殿が生じます。
その反応式も書いておきますね。

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ +H2O +CO2↑・・・(★)

となります。
(☆)と(★)の反応は、可逆反応です。

Q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。

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...続きを読む

Aベストアンサー

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。

Q硫酸カルシウムは水に溶けますか?

土壌中に含まれる硫黄分を形態別に定量しようとしてます。
特に、硫酸カルシウム(石膏)と硫化鉄がどれくらいの比率で含まれているか知りたいのですが、硫酸カルシウムは蒸留水でシェイクすれば解け出てくるのでしょうか?
それとも酸などを使う必要があるのでしょうか?
ご存知の方いましたら何卒よろしくお願いします。

Aベストアンサー

硫酸カルシウムは水に約2000ppm溶解します。(勿論、温度、PH、共存イオンなど変ります) 土壌を水に浸漬すれば種々の成分が溶解しますが、溶解したカルシウムと硫酸イオンが全て硫酸カルシウム(とすれば恐らく2水塩の石膏)として存在したと言えましょうか? 酸を使った場合、更に疑問が深まります。専門書を読むのが確かです。


溶解度
http://www.questions.gr.jp/chem/odoroki1.htm
書籍
  土壌標準分析・測定法
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4826810113/qid=1109124328/sr=1-2/ref=sr_1_10_2/250-8554341-8665856
 土壌、水質及び植物体分析法
http://www.japan-soil.net/publi/book/book1303.htm
 土壌環境分析法
http://bookweb.kinokuniya.co.jp/htm/4826801688.html

セミナー(和歌山大学 教育学部技術教育・農学研究室)
http://agriculture.edu.wakayama-u.ac.jp/Lab_agronomy.htm

参考URL:http://www.questions.gr.jp/chem/odoroki1.htm

硫酸カルシウムは水に約2000ppm溶解します。(勿論、温度、PH、共存イオンなど変ります) 土壌を水に浸漬すれば種々の成分が溶解しますが、溶解したカルシウムと硫酸イオンが全て硫酸カルシウム(とすれば恐らく2水塩の石膏)として存在したと言えましょうか? 酸を使った場合、更に疑問が深まります。専門書を読むのが確かです。


溶解度
http://www.questions.gr.jp/chem/odoroki1.htm
書籍
  土壌標準分析・測定法
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4826810113/qid=1109124328/sr=1-2/ref=sr_...続きを読む

Q二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式

タイトルのとおりなのですが、二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式が
どういうふうになるのかおしえてほしいのです。
硫化水素 H2S→2H+ + S + 2e-
二酸化硫黄 SO2 + 4H+ + 4e- → S + 2H2O
ということまではたぶんあっているとおもうのですが・・・
このあとどうやっていけば酸化還元反応式ができあがるのかが。。。
教えて下さい

Aベストアンサー

そこまでわかっているのなら、後は
e-が消えるように2つの式を足し合わせるだけです。
最初の式を2倍して、2番目の式と足せば、
2H2S + SO2 + 4H+ + 4e- → 4H+ + 2S + 4e- + S + 2H2O
両辺から同じものを消して
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
となります。

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Aベストアンサー

塩酸の代わりに硫酸を用いますと、
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4↓ + CO2 + H2O
の反応が起きますので、確かに最初のうちは二酸化炭素は発生しますが、水に不溶の硫酸カルシウムが炭酸カルシウムを覆い、炭酸カルシウムと硫酸との接触が妨げられますので、反応が止まってしまうものと推測できます。ですから塩酸を用いるのが適当です。

Q石膏のpHを教えてください。

石膏のpHが知りたいのですがいいサイトが見つかりません。
だいたいの値でよいのですが…
試料を探しておけと言われまして。
知っている方がいらっしゃいましたらよろしくお願いいたします

Aベストアンサー

石膏は硫酸カルシウムCaSO4、あるいはその水和物ですね。水に溶かした時のpHは純粋なものなら中性でしょう。

http://www.san-esugypsum.co.jp/anzen.html

参考URL:http://www.san-esugypsum.co.jp/anzen.html

Q炭酸カルシウムと二酸化炭素

石灰水(水酸化カルシウム水溶液)に二酸化炭素を吹き込むと水に難溶な炭酸カルシウムができ、さらに吹き込むと炭酸水素カルシウムになって再び電離して溶ける、というのは有名な話ですが、

CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2

という反応はいったいどういった反応なのでしょうか?教科書などを見てもただ「過剰に吹き込むと炭酸水素カルシウムになって溶ける」としか書いておらず、ここに質問させていただきました。

また、これと同じような反応はほかにありますか?

Aベストアンサー

CO2 + H2Oは炭酸H2CO3と等価と考えられるので、この反応は酸であるH2CO3と塩基であるCO3^2-の間の酸塩基反応です。

CO3^2- + H2CO3 → 2 HCO3^-

Qケイ酸ナトリウムが水と接触すると,pHがアルカリにシフト?

ケイ酸ナトリウムを水に接触させると,
その水のpH値ってアルカリサイドにシフトしますよね。

その理由として,Na成分が溶出しているから,とよく聞くのですが,
なぜ水のなかにNaが増えると,アルカリにシフトするのですか?

単純に,電離しているOHと「NaOH」として結合するから,
という理由なんですか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

pHというのはH+の濃度をあらわしているのはご存じですね。
ケイ酸は弱酸ですので電離しにくく、Naは強アルカリですので電離しやすいのも理解できますね。
では、水のなかではケイ酸はイオンで居づらくなるのも理解できるでしょうか。ということは水の分子のH+とOH-のうちH+はケイ酸と結合しやすくなり、水の中のH+が減少するのはわかるでしょうか。(結果、イオンとしてはNa+とOH-が大多数を占める)
そうするとH+濃度が減少し、pHがアルカリ側にシフトするのも理解できると思います。


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