炭酸水素ナトリウム加熱の真相｜気体発生の謎と実験注意点の完全攻略

炭酸水素ナトリウム加熱の真相｜気体発生の謎と実験注意点の完全攻略の見逃せないポイントを一挙に解説しました。

実験の途中で生じる「気体」と「液体」の正体を突き止める検証作業も、理科のテストにおける記述の定番エリアです。それぞれ専用の指示試薬を用いて物質を同定します。

まず、試験管の内壁に生じる無色透明な液体の正体は「水」です。これを確認するために使用するのが塩化コバルト紙です。乾燥した状態では鮮やかな青色をしていますが、水滴に接触すると青色塩化コバルト紙反応によって瞬時に「赤色（桃色）」へと変化します。なお、この塩化コバルト紙はドライヤーなどで加熱して水分を完全に飛ばすと再び元の青色に戻る可逆的な性質を持っています。

次に、ガラス管から排出されて水槽へと導かれる気体の正体は「二酸化炭素」です。試験管に集めた気体に火のついた線香を入れると炎が消える現象からも不燃性気体であることが推測できますが、決定打は石灰水との反応です。

石灰水が白く濁る理由は、水酸化カルシウム［Ca(OH)₂］の水溶液である石灰水に二酸化炭素［CO₂］が溶け込むことで、水に極めて溶けにくい「炭酸カルシウム［CaCO₃］」の微細な白色沈殿が生じるためです。化学反応式は以下の通りです。

Ca(OH)₂ ＋ CO₂ → CaCO₃↓ ＋ H₂O

この沈殿粒子が液中に細かく分散することで光が乱反射し、人間の目には白く濁って見えます。ただし、白く濁った後にさらに二酸化炭素を長時間通し続けると、沈殿が水溶性の炭酸水素カルシウム［Ca(HCO₃)₂］へと変化して再び透明に戻るという性質も、発展的な教養として知っておくべき重要な挙動です。