学習成果
- いくつかの代表的な金属炭酸塩の調製、特性、およ 炭素の化学の他の側面は、有機化学をカバーする章に表示されます。 この章では、炭酸イオンおよび関連物質に焦点を当てます。 第1族および第2族の金属、ならびに亜鉛、カドミウム、水銀、および鉛（II）は、イオン性炭酸塩を形成する—炭酸アニオンを含む化合物、{\text{CO}}{\text{CO}}{\text{CO}}{\text{CO}}{\text{CO}}{\text{CO}}{\text{CO}}_{3}^{2-}. 第1族の金属、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、およびバリウムはまた、炭酸水素塩を形成する—炭酸水素アニオンを含む化合物、{\text{HCO}}_{3}^{-}, また、重炭酸アニオンとして知られています。
炭酸マグネシウムを除いて、二酸化炭素とそれぞれの酸化物または水酸化物との反応により、第1族および第2族の金属の炭酸塩を調製するこ そのような反応の例は次のとおりです。
{\text{Na}}_{2}\text{O}\left(s\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)\longrightarrow{\text{Na}}_{2}{\text{CO}}_{3}\left(s\right)
\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_{2}\left(s\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)\longrightarrow{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)第12族のアルカリ土類金属および鉛(II)の炭酸塩は溶けません。 これらの炭酸塩は、可溶性アルカリ金属炭酸塩の溶液とこれらの金属の可溶性塩の溶液とを混合すると沈殿する。 反応のための正味のイオン方程式の例は次のとおりです。
{\text{Ca}}^{2+}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{3}{}^{2-}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)
{\text{Pb}}^{2+}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{3}{}^{2-}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{PbCO}}_{3}\left(s\right)真珠とほとんどの軟体動物の殻は炭酸カルシウムです。 スズ（II）またはAl3+またはSn4+のような三価または四価イオンのいずれかは、炭酸塩の代わりに二酸化炭素および対応する酸化物の形態としてこの反応
nahco3やCshco3などのアルカリ金属水素炭酸塩は、水酸化物の溶液を二酸化炭素で飽和させることによって形成される。 正味のイオン反応は、水酸化物イオンと二酸化炭素を含む：
{\text{OH}}^{-}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{2}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)
溶液から水を蒸発させることにより固体を単離することが可能である。
それらは純粋な水には不溶性であるが、炭酸水素塩が形成されるため、アルカリ土類炭酸塩は二酸化炭素を含む水に容易に溶解する。 例えば、Caco3が溶解した二酸化炭素を含む水に溶解すると、石灰岩に洞窟や陥没穴が形成されます。
{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)+{\text{CO}}_{2}\left(aq\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)\longrightarrow{\text{Ca}}^{2+}\left(aq\right)+{\text{2HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)
アルカリ土類金属の炭酸水素塩は溶液中でのみ安定したままである; 溶液の蒸発は炭酸塩を生成する。 鍾乳石や石筍は、図1に示すように、溶解した炭酸水素カルシウムを含む水の滴が蒸発して炭酸カルシウムの堆積物を残すときに洞窟に形成される。
図1. （a）鍾乳石と（b）石筍は炭酸カルシウムの洞窟形成である。 （クレジットa：Arvind Govindarajによる作業の変更、クレジットb：国立公園局による作業の変更。)
商業的に最も多く使用されている二つの炭酸塩は、炭酸ナトリウムと炭酸カルシウムです。 米国では、炭酸ナトリウムはミネラルtrona、Na3（CO3）（HCO3）（H2O）2から得られます。 粘土および他の不純物を取除くために再結晶化の後で再結晶させたtronaを熱することはNa2Co3を作り出します:
{\text{2Na}}_{3}\left({\text{CO}}_{3}\right)\left({\text{HCO}}_{3}\right){\left({\text{H}}_{2}\text{O}\right)}_{2}\left(s\right)\longrightarrow{\text{3Na}}_{2}{\text{CO}}_{3}\left(s\right)+{\text{5H}}_{2}\text{O}\left(l\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)
炭酸塩は適度に強い塩基です。 水溶液は炭酸塩イオンがこの可逆反応で水から水素イオンを受け入れるので塩基性である:
{\text{CO}}_{3}{}^{2-}\left(aq\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)\rightleftharpoons{\text{HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)+{\text{OH}}^{-}\left(aq\right)
炭酸カルシウムと塩酸との反応を示した。 炭酸塩は酸と反応して金属、ガス状二酸化炭素、水の塩を形成する。 制酸タムの有効成分である炭酸カルシウムと塩酸（胃酸）との反応は、図2に示すように、反応を示す：
{\text{CaCO}}_{3}\left(s\right)+\text{2HCl}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{CaCl}}_{2}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)
炭酸塩の他の用途には、炭酸イオンが酸化物イオンの供給源として役立つガラス製造および酸化物の合成が含まれる。炭酸水素塩は、弱酸と弱塩基の両方として作用するため、両性です。
炭酸水素塩は、弱酸と弱塩基の両方として作用するため、両性です。 炭酸水素イオンは酸として作用し、可溶性水酸化物の溶液と反応して炭酸塩および水を形成する：
{\text{KHCO}}_{3}\left(aq\right)+\text{KOH}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{K}}_{2}{\text{CO}}_{3}\left(aq\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)
酸では、炭酸水素塩は塩、二酸化炭素、水を形成します。 重曹（重炭酸ソーダまたは重炭酸ナトリウム）は、炭酸水素ナトリウムである。 ベーキングパウダーは、重曹とそのような酒石酸水素カリウム（酒石酸のクリーム）、KHC4h4O6などの固体酸が含まれています。 粉が乾燥している限り、反作用は起こりません;水の付加の直後に二酸化炭素を形作るために、酸は炭酸水素イオンと反応します:
{\text{HC}}_{4}{\text{H}}_{4}{\text{O}}_{6}{}^{-}\left(aq\right)+{\text{HCO}}_{3}{}^{-}\left(aq\right)\longrightarrow{\text{C}}_{4}{\text{H}}_{4}{\text{O}}_{6}{}^{2-}\left(aq\right)+{\text{CO}}_{2}\left(g\right)+{\text{H}}_{2}\text{O}\left(l\right)
生地は二酸化炭素をトラップし、焼成中に膨張させ、焼き菓子の特徴的な質感を作り出します。
主要な概念と概要
アルカリおよびアルカリ土類金属の炭酸塩の調製のための通常の方法は、酸化物または水酸化物と二酸化炭素との反応 他の炭酸塩は沈殿によって形成される。 石灰石（Caco3）、制酸タム（Caco3）、および重曹（Nahco3）などの金属炭酸塩または炭酸水素塩が一般的な例である。 炭酸塩および炭酸水素塩は酸の存在下で分解し、ほとんどは加熱時に分解する。
それを試してみてください
- 炭素は{\text{CO}}を形成します}}_{3}{}^{2-} イオン、けれどもケイ素は類似した{\text{SiOを形作りません}}_{3}{}^{2-} イオン どうして？消石灰を含む石膏の硬化：\text{Ca}{\left（\text{OH}\right）}_{2}+{\text{CO}}_{2}\rightarrow
- 発電所の煙道ガスからの二酸化硫黄の除去：\text{CaO}+{\text{SO}}_{2}\rightarrow
- 消石灰を含む石膏の硬化：\text{Ca}{\left（\text{OH}\right）}_{2}+{\text{CO}}_{2}\rightarrow
- 発電所の煙道ガスからの二酸化硫黄の除去：\text{CaO}+{\text{SO}}_{2}\rightarrow
- li>二酸化炭素ガスを生成し、パンを上昇させるベーキングパウダーの反応: {\text{NaHCO}}_{3}+{\text{NaH}}_{2}{\text{PO}}_{4}\rightarrow
用語集
重炭酸塩アニオン: 炭酸水素イオンの塩、{\text{HCO}}_{3}{}^{-}
炭酸塩：アニオンの塩{\text{CO}}_{3}{}^{2-}; 多くの場合、二酸化炭素と塩基との反応によって形成される
炭酸水素：炭酸の塩、h2CO3（アニオンを含む{\text{HCO}}_{3}{}^{-} ) 一つの水素原子が置換されている;酸炭酸塩;また、重炭酸イオンとして知られています
