炭酸水ってどうやったら作れる？
炭酸水 水と炭酸ガスに圧力を加え炭酸（化学式：H2CO3）を製造するプロセスを炭酸飽和と呼ぶ。
船小屋温泉 船小屋温泉は含鉄炭酸泉である。含鉄泉を飲泉する事による一般的な適応症として、鉄欠乏性貧血に対して鉄分の補給につながるため、効果が望めるとされる。このように鉱泉水中には鉄が含有されているため、それが湧出後に大気中の酸素によって酸化されるため、赤味を帯びた沈殿物が析出する。
ところで、福岡県には比較的温度の高い温泉が多く、2010年現在、源泉が25 °C以上の温泉が8割以上を占める。しかし、船小屋温泉の源泉の温度は、19 °Cである。源泉の温度が25 °C未満であるため、冷鉱泉に分類される。このように比較的低温であるため、湧出後も炭酸が完全には離散せず、湧出直後ならば溶けたままで鉱泉水中に残っている。
冷鉱泉に含有されている炭酸の起源を、炭素の同位体の比率を利用して解析した結果、その供給源は、プレートテクトニクスによって地中に沈み込んだ海中に有った炭酸塩が約56パーセント、地球のマントルから新たに上昇してきた二酸化炭素が約35パーセント、堆積した有機物が分解された結果として発生した二酸化炭素が約9パーセントだと判明した。また、鉱泉水中の水素の同位体の比率と酸素の同位体の比率とを併用して解析した結果、水の供給源は、海水が沈み込んだ化石水でも、マントルから出てきた処女水でもなく、雨によって涵養された地下水だと判明した。したがって、雨水が地下へと浸透し、それにマントルやプレートテクトニクスで沈み込んだ炭酸塩から二酸化炭素を供給され、それが地上へと湧出していると考えられている。なお、鉱泉水中に含有されている微量なヘリウムの同位体の比率を解析した結果、地球の大気に由来したヘリウムは1‰以下であるのに対して、マントルを起源とするヘリウムが約6割、地殻を起源とするヘリウムが約4割と推定された。これも、船小屋温泉で湧出している鉱泉水が、何らかの形で地球深部から供給されている気体成分を取り込んでいる事を示している。
炭酸飽和 発泡は水溶液から気体が抜けていく際に起きる。実験室では、塩酸を石灰岩にかけると激しく発泡する。大理石のかけらや制酸薬の粒を塩酸の入った試験管に入れ、コルクで蓋をすると二酸化炭素の発泡を確認できる。この反応は次の化学反応式で表される。
炭酸は即座に水と二酸化炭素に分解するので、最終的にこの反応は次のような化学反応式で表される。
同様に二酸化炭素のガスを発生する化学反応として、炭酸水素ナトリウムと、クエン酸などの不揮発性の酸との反応で、揮発性の重炭酸イオンが二酸化炭素として抜けてゆく反応が存在する。化学反応式は次の通り。
硬度 (水) 単に硬度といえば、通常は総硬度のことである。
したがって、次の関係が成り立つ。
なお、炭酸塩や硫酸塩が水に溶けると炭酸水素塩や硫酸水素塩も生じるが、炭酸塩や硫酸塩が溶けていると説明することが多い。以下でもそのように考える。
炭酸塩 炭酸塩(たんさんえん、英: carbonate)は、炭酸イオン(carbonate、CO3)を含む化合物の総称である。英語の carbonate は炭酸塩と炭酸イオンの他、炭酸エステル、炭酸塩化、炭化、飲料などに炭酸を加える操作のことも指す。無機炭素化合物の一種で、炭酸塩の中には、生物にとって重要な物質である炭酸カルシウムや、産業にとって重要な炭酸ナトリウムなどがある。炭酸塩はアルカリ金属以外は水に溶けないものが多い。一般に加熱により二酸化炭素を発生して金属酸化物を生じる。
炭酸アンモニウム 炭酸アンモニウムは、窒素を含む有機物質(例:髪の毛、シカの角、尿の分解物など)を乾燥条件で加熱して抽出できる。しかし現在では炭酸アンモニウムは、塩化アンモニウムあるいは硫酸アンモニウムと、白亜(石灰岩: 炭酸カルシウムが主成分)を鉄製の容器の中で赤熱し、出てくる気体を鉛製の受け器で濃縮して作られる。粗生成物から昇華により得られる炭酸アンモニウムの白い繊維状の固まりは、等モルの炭酸水素アンモニウムとカルバミン酸アンモニウムから成る。この混合物は、その組成よりセスキ炭酸アンモニウム (ammonium sesquicarbonate) とも呼ばれる。それをアルコールで蒸解(digestion)したり、空気中に放置したりすると、カルバミン酸アンモニウムが分解し純粋な炭酸水素アンモニウムが得られる。また、約 30 °C で調製したセスキ炭酸アンモニウムの濃い水溶液にアンモニアを通じると、上記の混合物とは異なる純粋な炭酸アンモニウム ((NH4)2CO3) が、水和物の結晶として得られる。この化合物もまた空気中でアンモニアを放出し、炭酸水素アンモニウムへと戻る。
ソーダ 飲料としてのソーダやソーダ水は本来二酸化炭素を含む水の事であり、炭酸水全般を意味する言葉である。そのため後述するソーダに近いとされる飲料であるラムネやサイダーのソーダの一種なのである。
ラムネはレモン水を意味する英語のレモネードが変化したもので、炭酸水にレモンやライムの香料、砂糖等を加えた清涼飲料水であり、またサイダーはリンゴ酒を意味するフランス語のシードルが変化したもので、日本においては炭酸水にクエン酸や香料、砂糖等を加えた清涼飲料水を指す言葉である。
本来はラムネはレモン風味でサイダーはリンゴ風味と味に違いがあったが、現在ではサイダーにもレモンの香料が使用されるようになったため両社の味に違いは無くなっているという。また以前はラムネとサイダーとソーダを瓶や栓の形状で区別していた時期もあり、ラムネはガラス瓶にビー玉で栓をするタイプのものでサイダーは胴長丸形瓶に王冠で栓をするタイプといった密封方法によって区別されていたが、現在ではそれらの容器も多様化し缶やペットボトル等も使用されるようになったため、栓にビー玉を使用しているものをラムネ、使用していないものをサイダーと呼んで区別しているという。
カルシウム 水に加えると容易に反応して水素を発生する。生成した水酸化カルシウム水溶液は石灰水と呼ぶ。
石灰水に二酸化炭素を通すと炭酸カルシウムの白い沈殿を生じる。
この状態から過剰に二酸化炭素を加えると沈殿は溶けて溶液となる。この反応は可逆的であり、加熱すると再び炭酸カルシウムの沈殿を生じる。
水酸化カルシウム したがって、水酸化カルシウムの第二段階塩基解離定数は以下のようになる。
水酸化カルシウムが飽和した水溶液は石灰水 (Lime water) と呼ばれ、二酸化炭素を吹き込むと炭酸カルシウムが析出し、白く濁る。これは生成する炭酸カルシウムが水に難溶性であるためである。
さらに、過剰に二酸化炭素を吹き込むと、炭酸カルシウムと二酸化炭素と水の結合により、炭酸水素カルシウム(Ca(HCO3)2)が生成される。炭酸水素カルシウムは水に溶解するので濁りも消えるが、以下の平衡定数の関係上、2倍程度に薄めた石灰水でないと濁りは完全に消えない。