質問: 化学の水溶液性について nahco3→naoh+h2co3はなぜ水溶液が弱塩基性なのか。 naohは1価の強塩基であり、h2co3は2価の弱酸です。 塩基が強いので塩基性になると思っていたんですが、なんでなんですか? 詳しく教えてください。 よろしくお願いします。
回答: nahco3を水に溶かすとします。 nahco3はna^+とhco3^-がたくさん集まってできた固体状の物質です。 水に溶けるということくっついていたイオンがばらばらになって水の中に散らばって行くということです。水の中に散らばったイオンは全て水の分子に取り囲まれて存在しています。 これを化学式で書けば次のようになります。 nahco3(固体)⇒ na^+(水和)+hco3^-(水和) ( )内の注は普通省略されています。 nahco3⇒na^++hco3^- nahco3⇒naoh+h2co3 でも nahco3⇒na^++oh^-+h2co3 でもありません。 この水溶液が弱いアルカリ性を示すというのはまた別の話です。 溶けるということをどのように表すかという場合と同じように書くと混乱します。 アルカリ性を示すということはoh^-は新たに生じていることを意味しています。水に取り囲まれて存在しているhco3^-のごく一部が取り囲んでいる水の分子と反応して変化しているのです。 化学式で書くと次のようになります。 h2o+hco3^- ⇒ h2co3+oh^- 生じたh2co3もoh^-も水の分子に取り囲まれています。 変化しているhco3^-の量はどれくらいであるかを考えてみましょう。 この物質1molの質量は84gですから1lの水溶液の中にnahco3が84g含まれていれば濃度は1mol/lになります。アルカリ性の強さはフェノールフタレイン溶液で薄い赤色になるぐらいのところにあります。フェノールフタレインの変色域はphが8~10です。ph=9とします。[h^+]=10^(-9)mol/lです。[oh^-]=10^(-5)mol/lです。oh^-は1つ増えればhco3^-が1つ減っているはずです。変化したhco3^-は10^(-5)molです。10万個のhco3^-があればその中の1つだけが変化しています。残りのイオンは全て元のままです。 何の注も添えずに「nahco3を水に溶かせば nahco3⇒naoh+h2co3 という変化が起こる」と書けば「おかしい」というのが分かりますね。 「nahco3+h2o⇒naoh+h2co3」と書いてもおかしいということに変わりはありません。 このように書けば左辺のnahco3は水の中に入れた固体の炭酸水素ナトリウムを表しています。水の中に入れたnahco3のほとんどはna^+とhco3^-というイオンに別れて存在しているのです。この式だとほとんどがh2co3に変わってしまうというイメージになってしまうのでこまるのです。 あなたの疑問もこういう反応式によって生じたものだろうとおもいます。 左辺が全部右辺に変わってしまうのであれば強い塩基の代表であるnaohができて、相手は弱い酸として知られているh2co3です。混ぜても強いアルカリ性ではないかと思ってしまうことになります。 起こっているのは溶けて存在しているhco3^-のほんの一部が変化していることです。 h2o+hco3^-⇒oh^-+h2co3 という変化です。存在しているhco3^-の10万分の1ぐらいがこの変化を起こしています。 この10万分の1という比率が何によって決まるのかという段階になって初めて電離定数が必要になってきます。