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4.7: イオン化合物の溶解性
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Chemistry

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Solubility of Ionic Compounds
 
書き起こし

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( NO3-42-, 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。

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