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炭酸水素ナトリウム(たんさんすいそナトリウム、Sodium Hydrogen Carbonate)、別名重炭酸ナトリウム(じゅうたんさんナトリウム、Sodium Bicarbonate。重炭酸ソーダ、略して重曹とも)はナトリウムの炭酸水素塩である。常温で白色の粉末状である。pHはアルカリ性を示すものの、フェノールフタレインを加えても変色しない程度の弱い塩基性である。水には少し溶解し、メタノールにも僅かに溶解するものの、エタノールには不溶。具体的には、水(0℃)100gにつき6.9g、水(20℃)100gにつき9.6g、メタノール(25℃)100gにつき0.8g、溶解する。

◆ 合成

塩化ナトリウム溶液の電気分解で得られた水酸化ナトリウム溶液に二酸化炭素を反応させて製造する。

: $\backslash rm\; NaOH\; +\; CO\_2\; \backslash longrightarrow\; NaHCO\_3$

工業的にはソルベー法により多量に製造される。これは炭酸水素ナトリウムの水への溶解度が比較的低いため沈殿することによる複分解反応である。

: $\backslash rm\; NaCl+H\_2O+NH\_3+CO\_2\; \backslash longrightarrow\; NH\_4Cl\; +NaHCO\_3\; \backslash downarrow$

また、天然の鉱物を精製しても得られる。日本では旭硝子や東ソーなどが生産している。

◆ 反応

ソルベー法の過程で得られた炭酸水素ナトリウムは、焼成することにより炭酸ナトリウムの原料となる。

: $\backslash rm\; 2NaHCO\_3\; \backslash \; \backslash overset\backslash \; Na\_2CO\_3\; +\; CO\_2\; +\; H\_2O$

炭酸水素ナトリウムは両性の化合物で、炭酸の酸解離定数がpKa1=6.3、pKa2=10.3であるため水溶液はpH=8.3程度の弱い塩基性を示す。

:HCO₃^- + H₂O $\backslash rightleftarrows\backslash$ H₂CO₃ + OH^-, pKb=7.7

:HCO₃^- + H₂O $\backslash rightleftarrows\backslash$ CO₃^2- + H₃O⁺, pKa=10.3

酸と反応して炭酸と塩を与え、炭酸は二酸化炭素と水に分解する。

:NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂CO₃

:H₂CO₃ → H₂O+ CO₂ (気体)

酢酸と反応すると酢酸ナトリウムを与える。

: NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂ (気体)

塩基と反応して炭酸ナトリウムを与える。

: NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

◇ 熱分解

加熱によって炭酸ナトリウム、二酸化炭素、水の3つの物質に分解する。

粉末は270℃で分解。水溶液は放置しておいても徐々に分解してゆくが65℃以上で急速に分解する。

なお常温・常圧であっても空気中には水分が含まれるため、放置しておくと少しずつ分解してゆく。

◆ 用途

◇消火剤

粉末化し、流動性付与剤として無水ケイ酸やホワイトカーボンを加え、防湿剤として金属石鹸やシリコーンオイルをコーティングしたものが消火剤として用いられる。消防法施行規則第21条の規定による第一種粉末消火薬剤であり、B火災(油火災)とC火災(電気火災)に適応していることから、BC粉末消火剤とも呼ばれる。

粉末の消火薬剤は消火原理は熱分解によって生成されたナトリウム金属イオンが燃焼反応で生じる遊離基(OH・、H・)と結合することで燃焼の継続を抑制する。安価な事から、化学消防車や消防艇の粉末消火装置に用いられる。

: $\backslash rm\; 2NaHCO\_3\; \backslash longrightarrow\; Na\_2CO\_3\; +\; CO\_2\; +\; H\_2O$

: $\backslash rm\; Na\_2CO\_3\; \backslash longrightarrow\; Na\_2O\; +\; CO\_2$

: $\backslash rm\; Na\_2O+OH+H\; \backslash longrightarrow\; 2NaOH$

また、酸と反応し二酸化炭素を発生するので、泡消火器、酸アルカリ消火器にも用いられる。

鉛蓄電池の電解液(希硫酸)の中和剤としても用いられる。

◇調理

食品添加物として用いられる。加熱によって分解し二酸化炭素を発生する性質から、ベーキングパウダーなどとして調理に使われる。口中で炭酸ガスを発生させるソーダ飴などには粉末で封入される。ワラビなどの山菜のアク抜き、松の実などの臭み取り、豆を早く煮るため、肉を柔らかくする下ごしらえ、グレープフルーツや夏みかんの強烈な酸味を中和させるために直接かけたり、冷凍エビの食感改善などにも使うことができる。さらには、マクビティに代表されるダイジェスティブビスケット類には、重曹が多く使われている。

このように食用ともされることから安全性が高いと見られている。

しかし大量に摂取するとアルカローシスなどの問題を引き起こす恐れがあるとされているので、特に幼児が誤食しないように注意する必要はある。合わせて、体重1kg当り約1.26gで呼吸器に異常をきたすとのデータ[外部リンク] 『高杉製薬製品安全データシート(炭酸水素ナトリウム,重炭酸ソーダ)』 2006年4月1日 p.3もある(ただし、通常の場合これほどの量を摂取することは考え難い)。

 炭酸水

炭酸水素ナトリウムとクエン酸を混ぜると炭酸ガスが発生し炭酸水となるので飲料としても用いられ、レモンを加えレモンソーダにしたり、砂糖を混ぜサイダーを作るということも可能である。

◇洗浄・脱臭

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