アルミニウムと水酸化ナトリウムについて
水酸化ナトリウム水溶液にアルミニウムを入れるとどうなる？溶ける？
↓水酸化ナトリウム水溶液にアルミニウムを入れると、溶けます。
この反応の詳細を説明します：
- アルミニウムの反応: アルミニウムは水と反応して水酸化アルミニウムと水素ガスを生成します。しかし、アルミニウムの表面には通常、酸化アルミニウムの薄い層が形成されており、この層がアルミニウムと水との反応を阻害します。
- 水酸化ナトリウムの役割: 水酸化ナトリウムは強いアルカリであり、アルミニウムの表面の酸化アルミニウムの層を溶解します。これにより、アルミニウムが水と直接反応することができるようになります。
- 生成物: 反応の結果、テトラヒドロキシドアルミニウムイオンを含む水酸化ナトリウムの水溶液と水素ガスが生成されます。水素ガスは泡として観察され、この反応の明確な兆候となります。
この反応は、アルミニウムの表面に形成される酸化アルミニウムの薄い層を突破することで進行します。この酸化アルミニウムの層は、アルミニウムが酸化されないように保護する役割を果たしていますが、水酸化ナトリウムの存在下でこの層が溶解し、アルミニウムが反応しやすくなります。
アルミニウムと水酸化ナトリウムの化学反応式
アルミニウムと水酸化ナトリウムの水溶液が反応すると、水素ガスとアルミニウムナトリウムテトラヒドロキシドが生成されます。
2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] ＋ 3H₂↑
この反応は、アルミニウムの表面に形成される酸化アルミニウムの薄い層を突破することで進行します。この酸化アルミニウムの層は、アルミニウムが酸化されないように保護する役割を果たしていますが、水酸化ナトリウムの存在下でこの層が溶解し、アルミニウムが反応しやすくなります。
アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応の詳細
アルミニウムは、水と反応して水素を発生させる能力がありますが、アルミニウムの表面には酸化アルミニウムの薄い層が形成されているため、通常は水との反応が抑制されています。
しかし、水酸化ナトリウムのような強いアルカリの存在下では、この酸化アルミニウムの層が溶解し、アルミニウムが水と直接反応することができます。
この反応の過程をステップごとに見てみましょう。
Step1:酸化アルミニウムの溶解:
このステップで、アルミニウムの表面の酸化アルミニウムが水酸化ナトリウムと反応してテトラヒドロキシドアルミニウムイオンを形成します。
Al₂O₃(s) ＋ 2NaOH(aq) ＋ 3H₂O(l) → 2Na[Al(OH)₄](aq)
Step2:アルミニウムの反応:
このステップで、アルミニウムが水と反応して水酸化アルミニウムと水素ガスを生成します。
2Al(s) ＋ 6H₂O(l) → 2Al(OH)₃(s) + 3H₂(g)
しかし、最初のステップで生成されたテトラヒドロキシドアルミニウムイオンが存在するため、実際には水酸化アルミニウムが沈殿として生成することはありません。したがって、全体の反応式は以下のようになります。
2Al(s) ＋ 2NaOH(aq) ＋ 6H₂O(l) → 2Na[Al(OH)₄](aq) ＋ 3H₂(g)↑
このように、アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応は、複数のステップを経て進行します。
以上です。