0458【物質の成り立ち1】物質の分解1 炭酸水素ナトリウムの熱分解

カルメ焼きやホットケーキ、蒸しパンなどに使われる、ベーキングパウダー（ふくらし粉）。
どうしてベーキングパウダーを入れると、ふくらむのだろうか。

課題：ホットケーキなどにベーキングパウダーを加えるとどうして膨らむのか。

ベーキングパウダーの主成分は炭酸水素ナトリウムという物質です。

実験：炭酸水素ナトリウムを加熱するとどうなるか。

カルメ焼きやホットケーキ、蒸しパンは、ベーキングパウダーを加えて加熱すると膨らみます。
ということは、炭酸水素ナトリウムを加熱すると、何かが起きそうですね。何が起こるのか調べてみましょう。

炭酸水素ナトリウムを試験管に入れて加熱すると、気体が発生するので水上置換で集めます。

石灰水を入れてよく降ると、白く濁りました。(左側は別の試験管に石灰水をいれただけ)

次に加熱した試験管の内側に液体がついていることに気づきました。

こいつは水ではないかと思い、確認のため青色の塩化コバルト紙をつけてみます。

使用前・使用後を比べると一目瞭然。青色から桃色になりました。

一方、左は加熱前、右は加熱後と、白い粉末は相変わらずのようです…が？
加熱後の白い粉は、加熱前の炭酸水素ナトリウムでしょうか。

左加熱後　右加熱前の粉末を同じ量入れてみます。

で、同じ量の水を入れて振ってみます。すると、溶け方に違いがみられました。
加熱後の粉末の方がよく溶けるのです。

さらにフェノールフタレイン液を加えてみました。加熱後は濃い赤になりましたが、加熱前はほんのりと赤くなるのです。

【考察】
・発生した気体に石灰水を入れてよく降ると、白く濁ったところから、二酸化炭素ができたことが分かる。
・試験管の内側に発生した液体に青色の塩化コバルト紙をつけると桃色になったことから、水ができたことが分かる。
・加熱後に試験管に残った粉末と加熱前の炭酸水素ナトリウムを比べると、水への溶け方やフェノールフタレイン液を加えたときのようすが違うので、加熱後の物質は加熱前の炭酸水素ナトリウムではない、ということがわかる。
　ここでちょっと注目したいのは、フェノールフタレイン液の性質がわからなくてもかまわないこと。加熱後の粉末と加熱前の炭酸水素ナトリウムでは、フェノールフタレインに対する反応、つまり物質の性質が違うってことは両者は違う物質なんだろうという考えることができるという点です。実際に、加熱後の物質は炭酸水素ナトリウムではなく、炭酸ナトリウムという別の物質です。
　ただし、逆に同じ操作をしても同じ変化にしかならなかった場合は、同じ物質だとは断言できるのでしょうか。

違う物質だったとしても、たまたま調べた方法については同じ性質だった、ということもありうるからです。

したがって、炭酸水素ナトリウムを加熱すると、二酸化炭素と水と、炭酸水素ナトリウムではない白い粉末（炭酸ナトリウム）ができる。

［実験ここまで］

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ことが分かりました。

　このように、物質が別の物質に変化することを化学変化といいます。
　水が氷になったり水蒸気になったりする状態変化では「水」という物質は変化しなかったのですが、化学変化では完全に別の物質になっているというところが大きな違いです。
　そして、化学変化の中でも、炭酸水素ナトリウムが二酸化炭素と水と炭酸ナトリウムになったように、1つの物質から複数の物質になる化学変化を特に分解といいます。もっというと加熱による分解を熱分解といいます。

ホットケーキの生地などにベーキングパウダーを加えて熱すると、炭酸水素ナトリウムが分解して二酸化炭素が発生するので、ふくらむのですね。

結論：ベーキングパウダーを加えて熱すると、炭酸水素ナトリウムが分解して二酸化炭素が発生してホットケーキなどが膨らむ。