炭酸水素ナトリウムを加熱して3種類の物質に分解しよう

炭酸水素ナトリウムはベーキングパウダーや重曹として、カルメ焼きやスポンジケーキのふくらし粉、害の少ない油落としとして、料理やキッチンの掃除など、身の回りに広く利用されています。

今回は炭酸水素ナトリウムを加熱して、別の物質に化学変化させてみたいと思います。

下のような装置を組み立てて加熱します。

加熱する時の注意点は２つあります。

１つ目は、試験管の口を下に傾けて加熱することです。炭酸水素ナトリウムの化学変化では、液体が発生するため、傾けていない状態で加熱を続けると加熱している試験管の底のほうに液体がたまってしまいます。

（水は熱をたくわえる性質を持っています。人間に体の60％は水でできています。このおかげで、人間は爬虫類などと違って太陽のでていない夜にも水が熱を体にたくわえてくれるので、活動できます。）

試験管の底に液体がたまると、水が加熱され、高温になってしまいます。試験管は丈夫とはいえ、ガラスででてきいるので、高温で割れてしまう危険性があります。そのため試験管の口を下に傾けて加熱する必要があります。

２つ目は、加熱をやめる前に水の中に入れているゴム管を水の中から抜いておくことです。

加熱している最中は試験管の中の空気が熱せられて、膨張していますが、加熱をやめると空気が圧縮されて、ゴム管の先にある水が吸い上げられます。すると、水が試験管の中に入って急な温度変化が起きて、試験管が割れてしまう危険性があるからです。

発生した気体を水上置換法で回収しました。

発生した液体を塩化コバルト紙に付けてみます。塩化コバルト紙は水に反応して、青色から赤色に変化します。

結果は塩化コバルト紙が赤色に変わったので、発生した液体は水であることがわかります。

次に水上置換法で発生した気体が何か確認をします。

結果、石灰水を白く濁らせたので、発生した気体は二酸化炭素だったことがわかります。

最後に加熱後に試験管内に残った固体が何の物質か調べてみましょう。

色は加熱前の炭酸水素ナトリウムも加熱後の物質も白色の粉状の物質で、あまり違いが見られませんでした。

水に溶かしてから、フェノールフタレイン液を入れて、違いを確認してみます。

炭酸水素ナトリウムはあまり水に溶けませんでした。フェノールフタレイン液の色が薄いピンク色になったことから、弱アルカリ性であることがわかりました。

一方、加熱後の物質は、水に溶け、フェノールフタレイン液が濃い赤色になったことから強アルカリ性であることがわかりました。

つまり、加熱の前後で違う物質に変化したことがわかります。

炭酸水素ナトリウムを加熱して分解すると、水と二酸化炭素と水に溶かすと強アルカリ性を示す物質の３種類の物質に分解されることがわかりました。

この強アルカリ性の物質は炭酸ナトリウムという物質です。

炭酸水素ナトリウム→炭酸ナトリウム＋水＋二酸化炭素

１種類の物質が３種類に化学変化しているので、分解ですね。（ちなみに、物質を書く時は固体、液体、気体の順にかくことが多いです）

炭酸水素ナトリウムを加熱すると二酸化炭素が発生するので、この二酸化炭素がカルメ焼きやスポンジケーキを膨らましているわけですね。