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水酸化カルシウム水溶液にCO2を吹き込むと何が起こるのか？
- 水酸化カルシウム水溶液にCO2を吹き込むと、白色沈殿が見られ、さらにフェノールフタレインの色が変化し、最終的には無色透明になります。
- 炭酸水素カルシウム水溶液のCa(HCO3)2aqを加熱すると、フェノールフタレインが反応して水溶液が紫色になり、冷やすと再び無色透明に戻ります。
- この反応によって、炭酸カルシウムが生成され、またCO2と水が生成されます。しかし、なぜCa(HCO3)2が加熱されると分解し、再び冷やすと生成物に戻るのかは分かっていません。
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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。
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- DexMachina
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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-Caves.html
