二酸化ケイ素と炭酸ナトリウムの反応

質問

二酸化ケイ素と炭酸ナトリウムの反応
SiO2 + Na2CO3→Na2SiO3 + CO2

ですが、どうしてこのような反応が起こるのでしょうか？
弱酸の遊離なのでしょうか？

回答No.2

toboke · ベストアンサー

これはガラスを溶かす時の反応ですね。
炭酸ソーダの代わりに水酸化ナトリウムでも酸化ナトリウムでも同様の反応は起きます。

Si-O-Si + Na2O → 2SiO- + 2Na+
となって、Si-O-Si結合が切れてSi-O-Naになります。
どうしてこちら向きの反応が起こるのかよく知りませんが、多分自由エネルギー的には右向きに進むんだろうと思われます。エントロピー項が効くのでしょうか。

炭酸ソーダを用いるのは価格や取扱い良さのためだと思います。なお二酸化ケイ素が溶けるのは1600℃を越えてからですが、炭酸ソーダを用いるとその融点あたりから分解を伴う反応が始まり、多分水酸化ナトリウムや酸化ナトリウムよりも効果的に反応が進みます。

お礼

まことにありがとうございました。

回答No.1

doc_somday

かなり厳しい加熱条件下でしか起きない反応です。
その理由は、珪素－酸素結合が炭素－酸素結合より、全体として(ここが問題)強いからです。
Ｓi=Ｏ結合とＣ=Ｏ結合とを比べるのではないのです。
二酸化珪素の地球上での存在状態が「石英」「水晶」であることからお分かりのように、二酸化珪素とは組成式から採った名前で、私たちが見る二酸化珪素は一つの珪素原子が四つの酸素原子と等価に結び付き、全体としてダイアモンドによく似た構造をとっており、非常に安定です。
ではなぜお示しの反応が進むのかという理由ですが、これは「逆反応が抑えられている」という平衡反応を偏らせるときに現われる「手段」が使われているからです。
化学式を正確に書き直してみると、

SiO2(s)+ Na2CO3(s)→ Na2SiO3(s/l) + CO2(g)↑

(s)は固体に(g)は気体になります。(s/l)というのは加熱していると液体のこともあるという意味です。
化学に慣れた方にはお分かりでしょうが、上向きの矢印は通常気体が発生して反応系から抜けることを意味します。
つまり、この反応は二酸化炭素が抜けることが原動力になって進行しているのです。

お礼

まことにありがとうございました。