4.7: イオン化合物の溶解性

溶解度とは、所定の温度および圧力で所定の量の溶媒に溶解できる溶質の最大量を測定したものです。 溶解度は、通常モル濃度（ M ）またはモル / リットル（ mol/L ）で測定されます。 化合物は、水で溶解すると可溶性と呼ばれます。

水溶性塩が水に溶解すると、固体中のイオンが分離し、溶液中で均一に分散します。このプロセスは解離と呼ばれ、物理的な変化を表します。 塩化カリウム（ KCl ）は可溶性塩の一つの例です。 固体の KCl を水に加えると、極性のある水分子の正（水素）側が塩化物の負イオンに引き寄せられ、水の負（酸素）側が正のカリウムイオンに引き付けられます。 水分子は個々の K⁺イオンと Cl⁻ イオンを取り囲み、イオンを結合する強い力を低減し、溶解したイオンとして溶液に移動させます。

水溶性塩のもう1 つの例としては、硝酸銀塩である AgNO₃ があり、水中では Ag⁺ および NO₃^- イオンとして分解されます。 硝酸（ NO₃^- ）は多原子イオンであり、溶液中では1つの全体ユニットとしてそのままの状態を保ちます。 原子を 1 つだけ含む単原子イオン（ K⁺, Cl^-, Ag⁺ ）とは異なり、多原子イオンは電荷を持つ原子のグループ（ NO₃^-4^2-, NH₄⁺ ）です。 これらはグループで溶液中に残っており、個々の原子に分割されることはありません。

化合物は、水に溶解しない場合は不溶性と呼ばれます。 しかし実際には、「不溶性」の化合物もある程度、0.01 M 未満で溶解することもあります。

不溶性塩の場合、固体内のイオンを結合する強いイオン間力は、個々のイオンと水分子の間のイオン双極力よりも強くなります。 その結果、イオンはそのまま残り、分離されません。 そのため、化合物のほとんどは水に溶解していません。 塩化銀（ AgCl ）は、不溶性塩の一例です。 水分子は、 Ag⁺と Cl^-イオンを結合する強いイオン間力に打ち勝つことができないため、固体は溶解しません。

溶解ルール

水中のイオン化合物の溶解性は、化合物を形成するイオン（陽イオンおよび陰イオン）のタイプによって異なります。 たとえば、AgNO₃は水溶性ですが、AgClは不溶性です。 塩の溶解性は、多くのイオン化合物の観察に基づいて開発された経験則（以下のリスト）に従って予測できます。

i ）アンモニウムイオン（ NH₄⁺ ）およびアルカリ金属陽イオンを含む化合物は水溶性。
ii ）すべての硝酸およびアセテートは常に水溶性。
iii ）塩化物、臭化物、およびヨウ化物化合物は、銀、鉛、および水銀（ I ）との塩を除き水溶性。
iv ）硫酸塩は、銀、鉛、水銀（ i ）、バリウム、ストロンチウム、 およびカルシウムとの塩を除き水溶性。
v ）すべての炭酸塩、亜硫酸塩、およびリン酸塩は、アンモニウムおよびアルカリ金属陽イオンを含む塩を除き、不溶性。
VI ）すべての塩の硫化物および水酸化物は、アルカリ金属陽イオン、アンモニウムイオン、カルシウム、ストロンチウム、およびバリウムイオンを含む塩を除き、不溶性。
VII ）酸化物を含む化合物は、カルシウム、バリウム、アルカリ金属陽イオンを含む化合物を除き、すべて不溶性。

この文章は OpenStax Chemistry 2e の第 11.2 章「電解質」に基づいています。

溶質の溶解度とは ある量の溶媒に対する 溶解度平衡状態での 最大濃度のことです 溶解度は温度やその他の 物理的条件によって 影響を受けます 水に溶ける物質を 水溶性と呼びます 塩化ナトリウムのような 単純な水溶性イオン化合物は 単原子イオンに 分解して水に溶けます このとき イオンが秩序のある 固体に留まるよりも 水分子とイオンが溶液中で 相互作用する状態が 促進されます 硝酸ナトリウムのような より複雑な 水溶性イオン化合物には 共有結合した複数の 原子からなるイオン すなわち多原子イオンが 含まれています 硝酸ナトリウムが溶解しても 多原子硝酸イオンは 窒素と酸素に 分離することはありません その代わり イオンはそのままの 状態で溶液中に分散します 水に溶けない物質は 不溶性です 例えば 塩化銀は 水に溶けない イオン性化合物です この場合 イオンは水と相互作用して 溶液中に分散するよりも 秩序ある固体中に留まる方が 好ましい状態です イオン性化合物の 水への溶解度は 化合物を構成する イオン対に依存します 化学者は イオン性化合物の水への 溶解度を予測するための経験的な ガイドラインを策定しています これらのガイドラインに ほとんど例外がありません すべての硝酸塩と酢酸塩は 溶解性があります 同様に すべてのアンモニウムと 非リチウムアルカリ金属化合物は 可溶であり ほとんどすべての リチウム塩も可溶です 硫酸塩化合物は 鉛 水銀 銀の 塩を除いて 可溶性です この不溶性塩はその 頭字語LMSまたは フレーズLet Me Seeの 頭文字で覚えることができます また カルシウム バリウム ストロンチウム CBS）も フレーズCome By Soonで 覚えることができます すべての塩化物 臭化物 およびヨウ化物の塩は 鉛 水銀 銀（LMS）を例外 として 可溶性である銅（I）と タリウムと同様に 可溶性です 不溶性化合物の場合 硫化物や水酸化物は アルカリ金属やバリウムとの 塩を除いて不溶性ですが また 硫化アンモニウムは 可溶性であり 水酸化ストロンチウムは 加熱すると可溶性です 同様に 炭酸塩やリン酸塩も それらのアンモニウムや 非リチウムアルカリ金属との 塩を除いて不溶性です