Back to chapter

12.5:

溶液の平衡と飽和

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Solution Equilibrium and Saturation

Languages

Share

As a solid solute dissolves in a solvent, over time the concentration of solute molecules in the solution increases. This increases the chances that some of the solute molecules will collide and recombine to form crystals. Recrystallization and dissolution are two competing processes. When the solute starts dissolving, the rate of dissolution is much greater than the rate of recrystallization. As the concentration of dissolved solute increases, the rate of recrystallization increases. When the rate of dissolution is equal to the rate of recrystallization, a dynamic equilibrium is established. A solution at dynamic equilibrium is known as a saturated solution. Any further solute added to this solution will remain undissolved. Conversely, any solution containing less than the amount needed to form a saturated solution is an unsaturated solution and has the capacity to dissolve more solute. If a saturated solution is heated, it can dissolve more solute. When the solution is cooled down slowly and left undisturbed, it forms a supersaturated solution where the solution holds more than the equilibrium amount of solute These supersaturated solutions are unstable—meaning the excess solute often precipitates. If a small amount of solute is added to the supersaturated solution, the crystalline solid acts as a template for the excess solute to rearrange and form crystals. Once the newly formed crystals have settled at the bottom, the saturated solution can remain stable and dynamic equilibrium is reestablished.

12.5:

溶液の平衡と飽和

水の入ったコップに少量の砂糖を入れて、砂糖が全部溶けるまでかき混ぜて、さらに少しずつ入れていく。これを繰り返すと、溶液の糖分濃度が限界に達します。この限界は、主に溶質-溶質、溶質-溶媒、溶媒-溶媒の引力の相対的な強さによって決まります。限界に達している理由は、溶液をどれだけかき混ぜても未溶解の砂糖が残っているからです。この時点での溶液中の砂糖の濃度を溶解度といいます。

特定の溶媒に対する溶質の溶解度とは、溶解プロセスが平衡状態にあるときに、与えられた条件下で達成される可能性のある最大濃度のことです。

溶質の濃度がその溶解度と等しいとき、溶液はその溶質で飽和しているといいます。また、溶質の濃度がその溶解度よりも低いとき、その溶液は不飽和であるといいます。濃度が低いものを「希薄」、濃度が高いものを「濃厚」といいます。

溶質の濃度がその溶解度を超えている溶液が生じることもあります。このような溶液は過飽和と呼ばれ、非平衡状態の興味深い例となります。 例えば、まだ“平衡になっていない”開いた容器に入った炭酸飲料は 二酸化炭素ガスが過飽和になっています。 一定の時間が経過すると、CO2の濃度は溶解度に達するまで減少します。

上記の文章は以下から引用しました。Openstax, Chemistry 2e, Section 11.3: Solubility.

Suggested Reading

  1. Husband, Tom. "The sweet science of candymaking." ChemMatters 10, no. 11 (2014): 5-8.
  2. Fischinger, Andrew J. "A flotation method for growing large single crystals." Journal of Chemical Education 46, no. 8 (1969): 486.