炭酸水素カルシウムについて

質問

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。

回答No.3

ht1914

＃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。）

お礼

ありがとうございました。大いに勉強になりました。

回答No.2

ht1914

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。

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。

回答No.1

org1

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