炭酸カリウムの化学式と農業利用！肥料や草木灰の基礎知識

炭酸カリウムの化学式「K2CO3」が示す農業への可能性とは？即効性肥料としての利用法や、炭酸水素カリウムとの違い、取り扱い上の注意点を農家目線で徹底解説します。あなたの土壌に最適な施用方法とは？
農業情報

炭酸カリウムの化学式

炭酸カリウムの農業活用
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化学式の基礎

K2CO3の構造と強アルカリ性の特性

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即効性肥料

根の成長促進と光合成の活性化

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安全管理

潮解性と皮膚への刺激に対する対策

炭酸カリウムの化学式とアルカリ性：K2CO3の正体

 

農業現場で「炭カル」や「カリ」と呼ばれる資材の中には、炭酸カルシウム（CaCO3）だけでなく、今回解説する炭酸カリウム（Potassium Carbonate）も含まれることがあります。しかし、この二つは化学的性質が大きく異なります。まずは、炭酸カリウムの化学式とその基本的な性質を深く理解し、誤用を防ぐ知識を身につけましょう。

 

1. 化学式 K2CO3 の意味
炭酸カリウムの化学式は $K_2CO_3$ で表されます。この式から読み取れる情報は以下の通りです。

 

  • K（カリウム）: 植物の三大栄養素の一つであるカリウムが、2つのイオン（$2K^+$）として含まれています。
  • CO3（炭酸基）: 炭酸イオン（$CO_3^{2-}$）が含まれており、これが水に溶けた際のpHに大きく影響します。

この物質は、強塩基である水酸化カリウム（KOH）と、弱酸である炭酸（H2CO3）が反応してできた「塩（えん）」です。一般的に、強塩基と弱酸からなる塩は、水に溶かすと加水分解を起こし、塩基性（アルカリ性）を示します。

 

2. 強力なアルカリ性を示す理由
農業利用において最も注意すべき点は、そのpHの高さです。炭酸カリウムは水に非常によく溶け（20℃の水100gに対し約112gも溶解）、その水溶液はpH11前後という強アルカリ性を示します。これは、土壌改良材として使われる消石灰や苦土石灰と同等、あるいはそれ以上のアルカリ度を持つ場合があることを意味します。

 

化学反応としては以下のようになります。
CO32−+H2O⇌HCO3−+OH−CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-CO32−+H2O⇌HCO3−+OH−
この反応によって水酸化物イオン（$OH^-$）が生じ、液性がアルカリに傾きます。この性質を利用して、酸性土壌の中和剤としても機能しますが、濃度を誤ると作物の根を傷める「根焼け」や、葉にかかった場合の「葉焼け」を引き起こすリスクがあります。

 

3. 外見と物理的特徴

  • 形状: 無色の結晶または白色の顆粒・粉末。
  • 吸湿性: 空気中の水分を吸いやすく、放置するとベトベトになる（潮解性がある）。
  • 融点: 891℃と高く、熱には比較的安定していますが、高熱で分解すると二酸化炭素を放出します。

農家としてまず押さえておくべきは、「ただのカリ肥料ではなく、強アルカリ資材である」という認識です。取り扱いには、ゴム手袋や保護メガネが必須となるレベルの化学物質であることを忘れてはいけません。

 

炭酸カリウム - Wikipedia
Wikipediaによる炭酸カリウムの基礎データ、物理的性質、製法の解説です。

 

農業における炭酸カリウムの役割：即効性カリ肥料としての実力

炭酸カリウムは、化学肥料としての「硫酸カリウム」や「塩化カリウム」とは異なるユニークな特性を持っています。特に、即効性と特定の作物への適合性において、プロの農家が知っておくべきメリットがあります。

 

1. 即効性のカリウム供給源
炭酸カリウムの最大の特徴は、水溶性が極めて高いことです。硫酸カリや塩化カリも水溶性ですが、炭酸カリウムは溶解度が非常に高く、土壌溶液中に素早くカリウムイオンを供給できます。

 

  • 根の生育促進: カリウムは「根肥（ねごえ）」とも呼ばれ、根の発育を助けます。
  • 光合成の活性化: 気孔の開閉を調整し、植物体内の水分保持や光合成速度に寄与します。
  • 果実の肥大: 果菜類において、収穫前のラストスパート（肥大期）に即効性のカリウムを追肥することで、果実の糖度向上やサイズアップが期待できます。

2. 硫酸根・塩素根を含まないメリット
一般的なカリ肥料には副成分が含まれています。

 

  • 硫酸カリウム → 硫酸根（$SO_4^{2-}$）：土壌を酸性化させ、ガス湧きの原因になることがある。
  • 塩化カリウム → 塩素（$Cl^-$）：繊維質を多くするが、デンプン価を下げたり、塩類集積の原因になったりする。

対して炭酸カリウムは、分解されるとカリウムと炭酸（最終的に水と二酸化炭素）になるため、土壌に有害な副成分（老廃物）を残しません。これは、ハウス栽培や連作障害を気にする圃場において非常に大きなメリットとなります。特に、硫酸根を嫌う「老朽化水田」や、塩素を嫌う「タバコ」「イモ類」の栽培に適しています。

 

3. 酸性土壌の矯正
前述の通り強アルカリ性であるため、カリウムの補給と同時に土壌の酸度矯正も行えます。石灰資材だけでpHを上げようとするとカルシウム過多になり、マグネシウムやカリウムとの拮抗作用（吸収阻害）が起きることがありますが、炭酸カリウムを使えば「カリウムを補いながらpHを上げる」ことが可能です。

 

具体的な使用シーンの例:

  • 水耕栽培: 培養液のpHが下がってきた際のpHアップ剤兼カリウム補給剤として。
  • 葉面散布: うどんこ病の予防効果（後述の炭酸水素カリウムと同様の機序）を期待しつつ、微量のカリウム補給を行う（※濃度障害に厳重注意が必要）。

炭酸カリウム【800g】実験・試作・農業・園芸・肥料原料用
農業資材店による具体的な肥料としての希釈倍率や使用量の目安が記載されています。

 

炭酸カリウムと炭酸水素カリウムの違い：化学式で見る使い分け

農業資材店やホームセンターで見かける「カリグリーン」などの農薬や、食品添加物として使われる「重曹（のカリウム版）」、これらは炭酸水素カリウムです。「炭酸カリウム」と名前が似ていますが、化学式も性質も明確に異なります。この違いを理解していないと、思わぬ薬害や効果不足を招くことになります。

 

比較表：炭酸カリウム vs 炭酸水素カリウム

項目 炭酸カリウム 炭酸水素カリウム
化学式 $K_2CO_3$ $KHCO_3$
別名 炭酸カリ 重炭酸カリウム、重炭酸カリ
pH (水溶液) 約 11 (強アルカリ) 約 8.5 (弱アルカリ)
刺激性 強い (皮膚腐食性あり) 弱い (食品添加物にも利用)
主な用途 肥料原料、工業用、pH調整 農薬(殺菌剤)、食品添加物
空気中での変化 $CO_2$を吸収して炭酸水素Kになる 加熱すると$CO_2$を出して炭酸Kになる

1. 安全性と取り扱いの差
最も大きな違いは安全性です。炭酸水素カリウム（$KHCO_3$）は、農薬登録されている「カリグリーン」の主成分であり、特定防除資材（特定農薬）に準ずる安全性の高い物質として扱われます。うどんこ病やさび病に対する治療効果が認められています。

 

一方、炭酸カリウム（$K_2CO_3$）はアルカリ性が強すぎるため、そのままでは葉面散布等の農薬的な使い方は推奨されません。植物の細胞壁を破壊してしまうリスクが高いためです。

 

2. 化学反応による相互変換
この二つの物質は、環境条件によって姿を変えます。

 

  • 炭酸カリウム ($K_2CO_3$) を空気にさらすと...

    空気中の二酸化炭素と水分を吸収し、徐々に炭酸水素カリウム ($KHCO_3$) へと変化します。

     

    K2CO3+H2O+CO2→2KHCO3K_2CO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow 2KHCO_3K2CO3+H2O+CO2→2KHCO3
    これは、肥料袋を開封したまま放置すると、中身の成分が変質し、アルカリ度が下がってしまうことを意味します。

  • 炭酸水素カリウム ($KHCO_3$) を加熱すると...
    約100℃以上で分解し、炭酸カリウムに戻ります。

    2KHCO3→K2CO3+H2O+CO22KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O + CO_22KHCO3→K2CO3+H2O+CO2

農家へのアドバイス:
「うどんこ病対策」として使いたい場合は、安全性が確認されている炭酸水素カリウム（または登録農薬）を選んでください。土壌への「カリウム補給と強い酸度矯正」を目的とするなら、より安価でアルカリ度の高い炭酸カリウムが適していますが、使用量には細心の注意が必要です。

炭酸カリウムと重炭酸カリウム | 感動の園芸・儲かる農業

炭酸カリウムと重炭酸カリウム（炭酸水素カリウム）の化学的な違いと、それぞれの農業利用上の特性比較が詳述されています。

 

草木灰と炭酸カリウム：古くて新しい「灰」の科学

化学肥料が普及する以前、日本の農業、特に江戸時代の農業において、カリウム供給の主役は「草木灰（そうもくばい）」でした。実は、この草木灰の主成分こそが炭酸カリウムなのです。ここでは、伝統的な知恵を化学式の視点から再評価してみましょう。

 

1. 燃焼による化学変化
植物の体にはカリウムが含まれていますが、その多くは有機酸の塩や硝酸塩などの形で存在しています。植物を燃やすと、有機物は分解されて二酸化炭素や水となって蒸発しますが、カリウム分は燃えずに残ります。燃焼中の高温環境下で、カリウムは植物体内の炭素や酸素と反応し、炭酸カリウム（$K_2CO_3$）として灰の中に残留します。

 

2. 「灰汁（あく）」の正体
草木灰に水を加えると、炭酸カリウムが水に溶け出します。これが「灰汁」です。

 

昔の人は、この灰汁がヌルヌルする（アルカリ性によるタンパク質分解作用）ことを利用して、洗剤代わりや山菜のアク抜き、コンニャクの凝固剤として利用していました。

 

農業においては、この水溶性の高さが重要です。草木灰を畑に撒くと、雨水によって即座に炭酸カリウムが溶け出し、作物に吸収されます。即効性肥料として非常に優秀なのです。

 

3. 自作カリ肥料としての注意点
現代の農家や家庭菜園愛好家が、剪定枝や雑草を燃やして草木灰を作る場合、以下の化学的特性を理解しておく必要があります。

 

  • 雨ざらし厳禁: 炭酸カリウムは水に極めて溶けやすいため、灰を雨に当てるとカリ成分があっという間に流亡（リーチング）してしまいます。単なる「燃えカス（カルシウムやケイ酸の塊）」になってしまうため、保管は必ず雨の当たらない場所で行う必要があります。
  • 混合の危険: 硫安や化成肥料（アンモニア性窒素を含むもの）と草木灰を混ぜてはいけません。草木灰の強アルカリ性がアンモニアをガス化させ、窒素分を逃がしてしまうからです。

    (NH4)2SO4+K2CO3→K2SO4+2NH3↑+H2O+CO2(NH_4)_2SO_4 + K_2CO_3 \rightarrow K_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + H_2O + CO_2(NH4)2SO4+K2CO3→K2SO4+2NH3↑+H2O+CO2
    この反応により、せっかくの窒素肥料がアンモニアガスとして揮発し、さらにガスによる作物への障害も懸念されます。


草木灰は、天然由来の炭酸カリウム肥料として非常に価値がありますが、「化学式 $K_2CO_3$ の塊である」という認識を持って管理することで、その効果を最大限に引き出すことができます。

アフリカ産低品位リン鉱石は炭酸カリウム添加焼成により肥料化できる

国立研究開発法人国際農林水産業研究センターによる、炭酸カリウムを利用したリン鉱石の肥料化技術に関する研究報告。炭酸カリウムの反応性を利用した高度な活用例です。

 

【独自視点】炭酸カリウムの「潮解性」と保管リスク：品質維持の裏技

多くの肥料解説では「成分」や「効果」に焦点が当てられますが、現場で最も厄介なのは「保管中の変質」です。特に炭酸カリウムは、他の肥料と比べても極めて高い「潮解性（ちょうかいせい）」を持っています。この物理化学的性質を甘く見ると、肥料袋の中でカチカチに固まるだけでなく、成分組成が変わってしまうリスクがあります。

 

1. 潮解性とは何か？
潮解とは、物質が空気中の水分を吸収し、その水分に自分自身が溶けてベトベトの液状になってしまう現象です。炭酸カリウムは相対湿度が一定以上（約43%以上）になると吸湿を始めます。日本の夏場の湿度は容易にこれを超えるため、開封後の管理が極めて難しい資材です。

 

2. 変質による「成分低下」のメカニズム
単に湿るだけではありません。H3タグの3つ目で触れた通り、炭酸カリウムは水分を吸うと同時に空気中の二酸化炭素（$CO_2$）を積極的に吸収します。

 

K2CO3(固体)+H2O(気体)+CO2(気体)→2KHCO3(固体・湿潤)K_2CO_3 (\text{固体}) + H_2O (\text{気体}) + CO_2 (\text{気体}) \rightarrow 2KHCO_3 (\text{固体・湿潤})K2CO3(固体)+H2O(気体)+CO2(気体)→2KHCO3(固体・湿潤)
この反応が進むと、以下の問題が発生します。


  • pH調整能力の低下: 強アルカリの炭酸カリウムが、弱アルカリの炭酸水素カリウムに変わってしまうため、計算通りの酸度矯正効果が得られなくなります。「あれ？pHが上がらない？」というトラブルの原因は、保管中の変質にあることが多いのです。
  • 重量の変化: 二酸化炭素と水を吸収して重量が増えるため、重量ベースで施肥設計をすると、実際のカリウム投入量が計算より少なくなってしまいます。

3. プロ推奨の保管・管理テクニック
炭酸カリウムの品質を維持するためには、化学的特性に基づいた厳格な管理が必要です。

 

  • 二重密閉とデシケーター代用: 開封後は袋の口を強力に縛るだけでなく、厚手のビニール袋で二重にし、さらに乾燥剤（シリカゲルや生石灰）を入れた密閉容器（ペール缶など）で保管するのが理想です。
  • 全量溶解のすすめ: 粉末での長期保管はリスクが高いため、購入したら一度に全量を水に溶かして「高濃度飽和水溶液」にしてしまうのも一つの手です。
    • 例：炭酸カリウム1kgを水に溶かして保管する。
    • 水溶液の状態であれば、$CO_2$の吸収は表面だけで済み、内部の変質をある程度抑えられます（※ただし、強アルカリ液となるため、容器は耐アルカリ性のあるポリタンクを使用し、誤飲防止の表示を徹底する必要があります）。
  • 使用直前の購入: 可能な限り「使い切り」できる小分けサイズを購入することが、結果的にコストパフォーマンスを良くします。

化学式 $K_2CO_3$ は、空気中の水分と二酸化炭素に対して非常に「貪欲」な物質です。この性質を理解し、適切に遮断することが、効果的な農業利用の隠れた鍵となります。

 

安全データシート（SDS） - 炭酸カリウム
昭和化学株式会社によるSDS。吸湿性や、強酸と混触した際の危険性、取り扱い上の注意が詳細に記載されており、保管管理の必須資料です。

 

 


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