はじめに

多くの高校生・受験生が「暗記不十分」な状態で放置している無機化学。このページでは、アンモニアソーダ法の仕組みや覚え方について反応式や図を用いて徹底的に解説していく。ぜひこの機会に知識を定着させ、ライバルと差をつけよう!


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アンモニアソーダ法とは

塩化ナトリウムNaClやCaCO3を原料とした炭酸ナトリウムNa2CO3の工業的製法をアンモニアソーダ法といい、ベルギー人の化学者であるエルネスト・ソルベーが考えたことからソルベー法とも呼ばれる。

アンモニアソーダ法の仕組み

STEP1 石灰石CaCO3を熱分解する
STEP2 生石灰CaOを水に溶かす
STEP3 消石灰Ca(OH)2と塩化アンモニウムNH4Clを反応させる
STEP4 塩化ナトリウムNaClの飽和水溶液にNH3、CO2を順に吹き込む
STEP5 炭酸水素ナトリウムNaHCO3を熱分解する
Point!

まずは、アンモニアソーダ法の仕組みについて上のSTEPを使って説明していこう。

STEP1

石灰石CaCO3を熱分解する
\[
CaCO_{3} → CaO + CO_{2}
\]

CaCO3は炭酸塩の一種。従って、【熱分解反応】入試頻出3パターンの反応式の作り方などを解説にあるように熱分解するとCO2と酸化物(ここではCaO)になる。

STEP2

生石灰CaOを水に溶かす
\[
CaO + H_{2}O → Ca(OH)_{2}
\]

CaOは金属元素が含まれる酸化物なので塩基性酸化物に分類される。
従って、酸化物の反応(金属元素・非金属元素)にあるように、水と反応させると水酸化物ができる。

また、ここで水と反応させているCaOはSTEP1で作られたものだということも把握しておこう。

STEP3

消石灰Ca(OH)2と塩化アンモニウムNH4Clを反応させる
\[
Ca(OH)_{2} + 2NH_{4}Cl → CaCl_{2} + 2NH_{3} + 2H_{2}O
\]

Ca(OH)2は強塩基、NH4Clは弱塩基を含む塩なので弱塩基遊離反応が起こる。(弱塩基遊離反応について詳しいことは【原理】弱酸・弱塩基遊離反応の仕組みや公式、反応式の作り方を解説!を確認しよう)

また、ここで使われているCa(OH)2はSTEP2で、NH4ClはSTEP4で作られたものである。(STEP4で作られたものを使うのはおかしいと思うかも知れないけど、実際は5つのSTEPはサイクルで連続して行われているため、前の回転のSTEP4で作られたものを使っていると考えればOK)

STEP4

塩化ナトリウムNaClの飽和水溶液にNH3、CO2を順に吹き込む
\[
NaCl + H_{2}O + NH_{3} + CO_{2} → NaHCO_{3} + NH_{4}Cl
\]

H2OとNH3はSTEP3で作られたもの。

STEP5

炭酸水素ナトリウムNaHCO3を熱分解する
\[
2NaHCO_{3} → Na_{2}CO_{3} + H_{2}O + CO_{2}
\]

NaHCO3は炭酸水素塩の1つ。
従って、【熱分解反応】入試頻出3パターンの反応式の作り方などを解説にあるように、熱分解するとH2OとCO2と炭酸塩になる。

全体の反応式

最後に、STEP1からSTEP5の反応を1つの式にまとめてみよう。

\[
2NaCl + CaCO_{3} → Na_{2}CO_{3} + CaCl_{2}
\]

STEP1とSTEP4で使ったNaClとCaCO3が反応物、最終的にできる生成物はNa2CO3とCaCl2である。各STEPで登場する他の物質は、できて、また使われてという風に5STEPの流れの中で生成と消失が完結してしまうので、全体の反応式には書く必要がない。

アンモニアソーダ法の図

最後に、アンモニアソーダ法の流れを図にしてまとめておこう。

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