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化学反応式

亜鉛やアルミニウムと水酸化ナトリウムの化学反応式に水分子の化学式を入れるのはなぜですか?

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  • 回答No.5
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

ご指摘のように酸化アルミニウムの結晶はものすごく丈夫な結晶です。 ルビーやサファイアの成分ですね。研磨剤にも使います。 でもボーキサイトは水酸化ナトリウムで処理します。 物質としての反応性と緻密な結晶構造を組んだときの反応速度とに食い違いがあるのでしょう。 反応式としては Al2O3+3H2O→2Al(OH)3 2Al(OH)3+2NaOH→2Na[(OH)4] 合わせて Al2O3+3H2O+2NaOH→2Na[(OH)4] です。 OH^-の働きがあって初めて酸化アルミニウムが水と反応するのかも分かりません。 温度の影響もありそうです。 アルミニウムの表面を電解酸化して酸化アルミニウムに変えたものをアルマイトと呼んでいることはご存知ですね。丈夫な皮膜ができています。でも電解酸化を行うとどうしても小さな穴が開いた状態になってしまうようです。この穴がなければ電流は流れませんので避けられない事のようです。でも穴をふさぐ処理をしなければ被膜としての役をなさない事になります。高温水蒸気を使って穴をふさぐという解説を読んだことがあります。これは酸化アルミニウムが熱水、または高温水蒸気と反応することを利用したものです。 (wikiで確かめてみると載っていました。化学辞典にも載っています。  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%83%88) ※ 酸化アルミニウムにはいろんなタイプのものがあるようです。水の付着具合にも幅があるようです。 コランダム(鋼玉)と言われているα-アルミナと他のアルミナでは反応性にかなりの違いがあるようです。Al2O3という表現だけでは表し切れないことになります。

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質問者からのお礼

ありがとうございました。 毎回、ご丁寧に解説いただき感謝しております。

その他の回答 (4)

  • 回答No.4
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

反応式を書いて考えていますか。 酸化アルミニウムが水酸化ナトリウムに溶けるというのはボーキサイトからアルミを取り出す前処理の段階でも使われている反応です。 #3に書いた反応と同じものです。 Al(OH)3+NaOH→Na[(OH)4] 水酸化物と酸化物が相互に移り変わることができるというのは習っていることですね。 Ca(OH)2⇔CaO+H2O 加熱で右に動きます。常温では左向きに進みます。CaOが乾燥剤として使われている物質だということも知っておられますね。CaOもCa(OH)2も水に溶かせばどちらもアルカリ性の強い溶液になります。水中に存在するイオンの種類は同じものです。 金属の種類によって起こりやすさにいくらかの違いがありますが基本的にはどの酸化物でもこの移り変わりが起こり得るとして考えてもらっていいでしょう。 水酸化鉄を加熱すれば酸化鉄になります。水酸化アルミニウムを加熱すれば酸化アルミニウムになります。 2Al(OH)3→Al2O3+3H2O として考えればあなたが見たと思われる反応式が出てくるのではないでしょうか。 もしかしたら水酸化ナトリウムと反応してできる物質の化学式がNa[(OH)4]ではなくてNaAlO2になっているかもしれません。これも水溶液から取り出した後加熱すると得られると考えればいいでしょう。 Na[(OH)4]→NaAlO2+2H2O

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質問者からのお礼

大変明確にわかりました。ありがとうございました。もう少し、高校時代、化学をしっかりと勉強すればよかったと後悔しています。 また、質問させてやって下さい。  

質問者からの補足

その後、冷静になったら、また混乱してきましたので、質問です。  >水酸化物と酸化物が相互に移り変わることができるというのは習っていることですね。  >Ca(OH)2⇔CaO+H2O  >加熱で右に動きます。常温では左向きに進みます。  >どの酸化物でもこの移り変わりが起こり得るとして考えてもらっていいでしょう。  生石灰ならまだしも、非常に不思議な説明だと思います。   ということは、常温でAl2O3 + H2O → Al(OH)3 が進行するのですか? 酸化アルミニウムはルビーやサファイヤの主成分であり、そんなものが常温で水と反応  するとはなかなか想像がつきませんが?

  • 回答No.3
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)

水酸化ナトリウムに溶けるということなのでNaOHだけでいいのではないかという意味でしょうね。 反応によって水素が発生します。これは酸と金属の反応の場合と同じです。 でもアルカリ性の溶液ではH^+が少ないはずですから不思議ですね。多いのはOH^-です。 従ってこの水素は金属と水との反応で出てきたものと考えざるを得ません。 Naが水と反応して水素を出すという時の反応と同じことが起こっていると考えるのです。 2Na+2H2O→2NaOH+H2 2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2 Alはイオン化傾向の大きな金属です。 水溶液の電気分解では単体を取り出すことができない金属の例としても出てきます。 こういう反応が起こる金属であるとしていいはずです。 でも普通はこういう反応は観察されません。 多分、生じたAl(OH)3が水に溶けにくいということが理由になっているでしょう。 NaOHの働きはこのAl(OH)3を溶かすというところにあります。 Al(OH)3+NaOH→Na[Al(OH)4] この2つの式を合わせると教科書に出てきている式が得られます。 2Al+2NaOH+6H2O→2Na[(OH)4]+3H2 H2Oは反応に巻き込まれた物質というよりは反応の主役です。 化学反応式に顔を出している物質は必ず反応に関与している物質です。 反応によって量の変化が生じているから式の中に入ってきます。 反応に大きな働きをしていても量に変化が生じない物質は反応式には顔を出しません。 「重要でないから省略される」ということではありません。  水溶液中での反応では水が大きな働きをしています。 でも反応によって水の量に変化が生じた場合だけ反応式にH2Oという表現がでてきます。 反応式の中の存在する水の量を表しているのではなくて変化した水の量を表しています。 触媒が反応式の中に出てこないのもおなじ理由です。その物質が存在していなければ反応が起こらないのですが反応によってどんどん消費されていくということが起こらないから式には書かないのです。反応が起こるための条件として式に補足的に書かれるという扱いになります。

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質問者からのお礼

ありがとうございました。ご指摘の通り、この部分に関する質問でした。  >Naが水と反応して水素を出すという時の反応と同じことが起こっていると考えるのです。   2Na+2H2O→2NaOH+H2   2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2  >H2Oは反応に巻き込まれた物質というよりは反応の主役です。  ⇒ それでは、酸化アルミニウムや酸化亜鉛と水酸化ナトリウムとの反応ではどうなのでしょうか?こ   ちらの反応では、水素の形成は見られないはずですが、反応式に水を関与させます。

  • 回答No.2

No.1の方の通りです。 逆に言えば、化学反応を言葉で表現する時は、重要でないorあたり前の物質の反応や生成は省略されることがあるということです。

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質問者からのお礼

ありがとうございました。多少質問がおおざっぱでしたので、後ほど改めて質問を入れなおしたいと思います。

  • 回答No.1

化学反応式がどういうものかを考えてください。 反応に水が巻き込まれているから書くだけです。 そうでなければ書く必要がありません。

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質問者からのお礼

ありがとうございました。多少質問がおおざっぱでしたので、後ほど改めて質問を入れなおしたいと思います。

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