溶解平衡

塩化ナトリウムは、大量の塩化物が水に溶けるため可溶性と見なされますが、塩化鉛を水に加えると、少量しか溶解せず、残りは不溶性のままです。

溶解していない固体は、溶液中の鉛イオンと塩化物イオンと共存します。固体の塩化鉛の一部は溶解し続けますが、溶液中のイオンの一部は再結合して沈殿物を形成します。

溶解速度が沈殿速度と等しい場合、溶解度平衡が確立されます。

平衡定数は、塩化鉛が1つの鉛イオンと2つの塩化物イオンに解離する溶解反応に応じたイオンの平衡濃度から計算できます。

したがって、平衡定数は、鉛イオンのモル濃度に塩化物イオンのモル濃度の2乗を掛けたものによって与えられます。固体塩化鉛の濃度は一定のままであるため、計算から除外されます。

この平衡定数は溶解度積と呼ばれ、K_spで表されます。25°Cでは、塩化鉛のK_spは^10-5×1.17です。

K_spの値は、化合物が溶解して飽和水溶液を形成できる程度を表します。ある温度では、化合物のK_spは一定です。

モル溶解度として知られるモル/リットルの化合物の溶解度は、飽和溶液中の溶解固体の濃度を表すためによく使用されます。化合物の溶解度は、溶液のpHや他のイオンが存在するかどうかなどの要因によって異なります。

化合物のモル溶解度xは、ICEテーブルを使用してそのK_spから計算できます。

溶液中の鉛イオンと塩化物イオンの初期濃度はゼロです。

平衡状態では、鉛イオンのモル濃度はxで表されますが、塩化物イオンのモル濃度は2xです。

平衡表現に代入すると、塩化鉛の溶解度積はx×2ײに等しく、4׳に等しくなります。

塩化鉛のK_spは^10-5×1.17であるため、xは^10-2モル×1.43と解かれます。

塩化鉛やフッ化カルシウムなど、同じ解離化学量論を持つ化合物では、各化合物の1モルが3モルの溶存イオンを生成する場合、それぞれのK_sp値を直接使用して、それらの相対的な溶解度を比較できます。