炭酸・炭酸塩

炭酸・炭酸水素塩

これらの塩は、それぞれ二酸化炭素と金属酸化物、金属水酸化物の反応により調製することができる。CO2 + O2 → CO32-
CO2 + OH- → HCO3- 例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)の水溶液に二酸化炭素を飽和させると、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)が溶液中に生成します。Na+ + OH- + CO2 → Na+ + HCO3- 水を取り除くと、固体化合物として重炭酸ナトリウム、または重曹も呼ばれます。 重曹が料理に使われ、パンやケーキが膨らむのは、塩基性の炭酸水素アニオン(HCO3-)と添加した酸(酒石酸水素カリウム(クリームオブタートル)KHC4H4O6、リン酸二水素カルシウムCa(H2PO4)2など)の反応による効果であり、重曹はこのような酸の反応を抑制します。 ソーダが乾燥している限り、反応は起きない。 水や牛乳を加えると酸塩基の中和が起こり、気体の炭酸ガスと水が発生する。 炭酸ガスは生地に閉じ込められ、熱を加えると膨張してビスケットやパンの特徴的な食感を生み出す。 CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- 炭酸塩は酸と反応し、金属の塩、気体の二酸化炭素、および水を形成します。 炭酸カルシウム(CaCO3)を有効成分とする制酸剤が胃酸(塩酸)と反応して起こる反応です。HCO3- + H3O+ → H2CO3 + H2O → CO2 + 2H2O 実は酸よりも塩基の方が強いのです。 HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- 当量の水酸化ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの溶液を合わせて蒸発させると、炭酸ナトリウムの水和物の結晶ができる。 この化合物Na2CO3 – 10H2Oは、ウォッシングソーダと呼ばれることもあります。 不溶性の炭酸塩(炭酸カルシウムなど)を生成し、これをろ過して水を軟化させることができるため、軟水化剤として利用できる。 水和炭酸ナトリウムをゆっくり加熱すると、無水化合物Na2CO3が生成され、化学工業ではソーダ灰、あるいは単にソーダと呼ばれる。

炭酸リチウム (Li2CO3) の興味深い用途は、この塩の少量経口投与が躁鬱病の治療に有効であるという発見から生まれました。

炭酸カルシウムという鉱物は、石灰岩としてよく知られており、地殻の中でケイ酸塩形成鉱物に次いで豊富な鉱物です。 石灰石の多くは、炭酸カルシウムの低温型である方解石で構成されています。 石灰石は、炭酸カルシウムが30℃以下で沈殿したものである。 30℃以上で沈殿する炭酸カルシウム(高温型)は、アラゴナイトと呼ばれます。 アイスランドスパーと呼ばれる透明な方解石は、複屈折という珍しい性質を持っています。 つまり、方解石の単結晶に光線が入射すると、光線は2本に分かれ、結晶を通して見る物体の像が2つできるのである。

double refraction
double refraction

2 回折(または複屈折)、単一の光線が片面に対して直角の方解石のクリスタルに当たったときに現れる 2 つの光線を見せています。 この効果は、結晶中の異なる軸に沿って進む光の速度の異方性から発生する。
炭酸カルシウム、酸素含有酸または酸素酸の低温形態であり、そのような物質ではありません。
方解石は炭酸カルシウム、酸素を含む酸、またはオキシ酸の低温形態である。

Eric L. Heyer-Grant Heilman

二酸化炭素を含む水が石灰岩に触れると、水溶性の化合物であるカルシウムイオンと炭酸イオンを形成するカルシウム(HCO3)2ができて岩は溶けてしまうからである。 したがって、石灰岩層に多く見られる洞窟の形成は、この反応によるものである。 Ca(HCO3)2 (水) → CaCO3 + CO2 + H2O この炭酸カルシウムの沈殿物が鍾乳石や石筍と呼ばれるもので、洞窟や空洞に見られる美しい造形物である。 また、硬水の一種であるCa(HCO3)2水溶液を加熱すると、鍋やボイラーなどの容器に炭酸カルシウムの鱗状析出物が見られることがある。 そこで、水の硬度をなくす方法の一つとして、水中のCa2+とHCO3-イオンを固体のCaCO3として析出させ、これを除去する方法がある。

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