炭酸ナトリウムはなぜアルカリ性を示すのか?反応式を使って、わかりやすく解説

本記事は炭酸ナトリウムNa₂CO₃の性質や用途に関する記事です。

本記事を理解すると、炭酸ナトリウムの性質を理解することができます。また、「なぜ炭酸ナトリウムがアルカリ性を示すのか?」について、理論的に答えることができるようになります。

炭酸ナトリウムの特徴

炭酸ナトリウムの化学式はNa₂CO₃で通常、白色の固体です。炭酸水素ナトリウムNaHCO₃の加熱実験での生成物として有名です。

Na₂CO₃は式量がおよそ106g/molで、常温で水100mLに約22g溶解します。また、アンモニアソーダ法(別名: ソルベー法)で製造される物質として有名です。アンモニアソーダ法については以下の記事で詳しく解説していますので、興味のある方は参考にしてみてください。

炭酸ナトリウムの製法、アンモニアソーダ法(ソルベー法)とルブラン法について詳しく解説！

本記事は炭酸ナトリウムの製造方法について解説した記事です。 この記事では、原料から炭酸ナトリウムができるまでの化学反応について学ぶことができます。また、アンモニアソーダ法とルブラン法の工程の違いについて、理解を深めることができます。

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Na₂CO₃はガラスの原料として使用されています。珪砂や石灰石などとともに強熱することでガラスを製造することができます。また、膨張剤やpH調整剤などの役割でラーメン、こんにゃく、餃子の皮などの食品にも含まれています。化学分析では、試料を分解する目的で行うアルカリ融解法で使用されます。

【外部サイト】
大東化学株式会社 HP
炭酸ナトリウムの用途についてはこちら

株式会社ユニケミー HP
アルカリ融解法についてはこちら

アルカリ性を示す物質の溶解反応

アルカリ性とは、水溶液中の水酸化物イオンOH^–が水素イオンH⁺よりも多い状態のことです。

アルカリ性を示す物質としては、水酸化ナトリウムNaOH、水酸化カリウムKOH、アンモニアNH₃、炭酸ナトリウムNa₂CO₃などがあります。しかし、アンモニアや炭酸ナトリウムの化学式にはOH基が含まれていないのに、なぜOH^–が発生するのでしょうか?

アンモニアについては以下の記事で詳しく解説しておりますので、興味がある方は以下の記事を参照してください。

アンモニアはなぜアルカリ性を示すのか?アンモニアの特徴とともにわかりやすく解説

本記事はアンモニアがなぜアルカリ性を示すのかについて書かれた記事です。本記事を理解すると、アンモニアがアルカリ性を示すことについて、理論的に答えられるようになります。また、アンモニアの性質に関する理解が深まります。

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水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの溶解

強いアルカリ性を示すことで知られるNaOHやKOHには、化学式にOHが含まれています。

それぞれの化合物が水に溶けたときは以下の式のように電離し、水酸化物イオンOH^–を発生します。

NaOH　→　Na^＋　＋　OH^–
KOH　→　K^＋　＋　OH^–

そのため、水溶液中のOH^–が増加し、水溶液はアルカリ性を示します。

炭酸ナトリウムの溶解

炭酸ナトリウムNa₂CO₃は常温で固体で、水に溶解したときの水溶液がアルカリ性を示します。アルカリ性とは水溶液の性質であることを理解しておく必要があります。

Na₂CO₃が水に溶けるときは以下の①式のように電離し、ナトリウムイオンNa⁺と炭酸イオンCO₃^2-を生成します。また、②式のように、CO₃^2-がH₂Oと反応し、重炭酸イオンHCO₃^–とOH^–を生成します。さらに、HCO₃^–がH₂Oと反応し、炭酸H₂CO₃とOH^–を生成します。

①Na₂CO₃　→　2Na⁺　+　CO₃^2-
②CO₃^2-　+　H₂O　 ⇄ 　HCO₃^–　+　OH^–
③HCO₃^–　+　H₂O 　⇄ 　H₂CO₃　+　OH^–

以上のように、Na₂CO₃はNaOHやKOHのように自身からOH^–を放出するのではなく、水と反応することでOH^–を生成します。これにより、水溶液中のOH^–が増加し、炭酸ナトリウム水溶液はアルカリ性を示します。

まとめ

ここまで、炭酸ナトリウムの特徴と炭酸ナトリウムを水に溶解した時の反応について書いてきました。以下、本記事のまとめです。

炭酸ナトリウムはなぜアルカリ性を示すのか?

炭酸ナトリウムが水に溶けるときは、
　Na₂CO₃　→　2Na⁺　+　CO₃^2-
　CO₃^2-　+　H₂O　 ⇄ 　HCO₃^–　+　OH^–
　HCO₃^–　+　H₂O 　⇄ 　H₂CO₃　+　OH^–

という反応が進み、OH^–を発生するので炭酸ナトリウム溶液はアルカリ性を示す