炭酸水素ナトリウムの分解の化学式

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重曹は式 NaHCO 3の両性無機塩であり、キッチンと同じように化学実験室でもどこにでもあります。これは、炭酸の共役塩基のナトリウム塩で構成されています。後者は弱酸で、重炭酸塩に弱アルカリ性を与えます。

この化合物は、ナトロンやナコライト(サーモカライトとも呼ばれる)などのさまざまな鉱物に見られる白い結晶性物質です。また、ガス状のアンモニアと二酸化炭素を塩化ナトリウムまたはブラインの濃縮溶液に通すことによっても工業的に得られます。

なぜ重曹と呼ばれるのですか?

重炭酸ナトリウムの系統名は、実際には炭酸水素ナトリウムまたは水素トリオキソ炭酸ナトリウム(-1)です。しかし、今日でも一般名の炭酸水素ナトリウムの方が短く、あいまいさがあまりないため、好まれています. 重炭酸塩の2接頭辞は、この塩が各ナトリウム イオンに対して炭酸ナトリウムの 2 倍の炭酸塩を含むという事実を指し、その式は Na 2 CO 3です。上記の式では、すべての炭酸イオンに対して 2 つのナトリウムがあることに注意してください。一方、NaHCO 3では、ナトリウムごとに 1 つの炭酸塩があり、これは 1/2 の 2 倍を表し、これが接頭辞の由来です。

重曹の化学的性質

重炭酸ナトリウムは比較的安価な物質であり、実験室の内外で多くの用途に役立つ化学的性質を持っています。

  • 1 つには、弱アルカリ性であるため、こぼれた場合に酸を中和するのに最適です。中和反応は、酸がいつ中和を終了したかを容易に示す観測可能な発泡を生成します。一方、炭酸水素塩は弱塩基であるため過剰に添加しても問題ありません。実際、すべての化学実験室には、この目的のために重炭酸ナトリウム溶液の入ったボトルが常にあるはずです.
  • さらに、炭酸は二塩基酸であるため、重炭酸ナトリウムにもイオン化可能なプロトンがあり、塩基と反応することもあります。
  • 最後に、この塩は加熱すると分解しやすいという特徴があります。このような熱分解は、この記事の主なトピックであり、次のセクションで説明します。

炭酸水素ナトリウム分解式

前のセクションで述べたように、重曹は加熱すると分解します。この反応は、ガスと水蒸気 (H 2 O) の形で二酸化炭素 (CO 2 ) を放出しますが、アルカリ塩の炭酸ナトリウム (Na 2 CO 3 ) は固相のままです。バランスの取れた、または調整された化学式は次のとおりです。

炭酸水素ナトリウムの分解の化学式

注: 100°C 未満で、圧力が 1 気圧の場合、形成された水は凝縮して液体の状態になります。上記の温度を超えると、代わりに蒸気が生成されます。

この化学反応は室温で自然に起こりますが、非常にゆっくりと起こります。これが重曹の賞味期限が2~3年ある理由です。ただし、反応は温度が上昇するにつれて加速し、80°C を超えると急速に発生します。一方、この反応は酸によって触媒されます。

炭酸水素ナトリウムの熱分解の本質的な特徴の 1 つは、二酸化炭素ガスと水蒸気の放出です。この特性は、重曹も炭酸塩も健康に害がないという事実とともに、ケーキ、パンケーキなどのさまざまな食品を焼くときに重曹を化学膨張剤としてよく使用します.

炭酸水素ナトリウムの分解の化学式

これに加えて、上記の分解反応は、食品を調理または焼く際のこの塩の使用の特徴も説明しています: 混合物に重炭酸塩を加えすぎると、一部の食品に残る特徴的な金属風味. このフレーバーは、重曹が分解した後に形成される炭酸ナトリウムに由来します。炭酸ナトリウムは共役塩基であるため、重炭酸塩よりもはるかにアルカリ性の化合物であり、酸として重炭酸塩は非常に弱い. 共役塩基の強さは酸の強さに反比例することを思い出すと、非常に弱い酸はより強い塩基を生じさせます.

この同じ反応は、ベーキング パウダーにも使用されます。この料理用成分には、膨張剤として重炭酸ナトリウムが約 3 分の 1 含まれています。また、重炭酸塩の分解を助け、反応後に形成された炭酸塩を中和する酸性物質も含まれています.

第二の分解反応

炭酸水素ナトリウムのサンプルを採取して加熱すると、約 80°C になると急速に分解が始まり、先ほど見たように炭酸ナトリウム、二酸化炭素、水に完全に変換されます。しかし、加熱し続けると、二酸化炭素の放出を伴う第2の分解反応が起こる時が来ます。

この 2 番目の分解反応は約 850°C で発生し、次の式に示すように、二酸化炭素に加えて酸化ナトリウム (Na 2 O) が生成されます。

炭酸水素ナトリウムの分解の化学式

この分解反応は、炭酸水素ナトリウムを高温に加熱することによって行うことができますが、この場合、ナトリウムが分解されるのは炭酸塩であるため、実際には炭酸水素ナトリウムの分解反応ではありません。

参考文献

バディ、SSL (2017 年 8 月 17 日)。バニシング重曹。サイエンティフィック・アメリカン。https://www.scientificamerican.com/article/vanishing-baking-soda/

チャン、R. (2021)。化学(第11版。MCGRAW ヒル教育。

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IUPAC。(2005)。無機化学の命名法 – IUPAC 勧告 2005 . IUPAC レッドブック。http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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