溶解度の決定

著者: Frank Hunt
作成日: 16 行進 2021
更新日: 27 六月 2024
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溶解度と析出量【高校化学】物質量#16
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化学では、溶解度は、溶解していない粒子を残さずに、液体と混合されて完全に溶解する固体の特性を表すために使用されます。 (荷電)イオン性化合物のみが溶解します。実用的な目的では、いくつかのルールを覚えるか、ルールのリストを参照するだけで、ほとんどのイオン性化合物が水と混合しても固体のままであるか、またはかなりの量が溶解するかを知ることができます。実際には、変化が見られなくても一部の分子は溶解するため、正確な実験を行うには、この量の計算方法を知る必要があります。

ステップに

方法1/2:クイックルールの使用

  1. イオン性化合物についてもっと知る。 通常、各原子には多数の電子がありますが、1つの余分な電子を獲得または喪失することもあります。結果は1つです イオン 電荷を持って。負の電荷を持つイオン(余分な電子)が正の電荷を持つイオン(電子が欠落している)と出会うと、2つの磁石の負の端と正の端のように結合します。結果はイオン結合です。
    • 負電荷を持つイオンはと呼ばれます 陰イオン、および正電荷を持つイオン 陽イオン.
    • 通常、原子内の電子の数は陽子の数と等しく、電荷は平衡状態にあります。
  2. 溶解度を知る。 水分子(H。2O)磁石のように振る舞う、異常な構造を持っています。一方の端は正の電荷を持ち、もう一方の端は負の電荷を持っています。イオン結合を水と混合すると、これらの「水磁石」がその周りに集まり、正イオンと負イオンを引き離そうとします。一部のイオン結合はあまり緊密ではありません。これらは 可溶性水が結合を引き裂いて溶かすからです。他の複合材料はより強い結合を持っており、 解決できない水分子にもかかわらず、それらがくっつくことができるからです。
    • 一部の接続には、水の引き込みに匹敵する強度の内部結合があります。これらの物質は 適度に溶ける、債券のかなりの部分(すべてではない)が引き離されるためです。
  3. 溶解度のルールを研究します。 原子間の相互作用は非常に複雑であるため、どの化合物が可溶性であるか不溶性であるかは必ずしも直感的ではありません。以下のリストで化合物の最初のイオンを見つけて、通常の動作を確認してから、例外をチェックして、2番目のイオンが異常に相互作用しないことを確認します。
    • たとえば、塩化ストロンチウム(SrCl2)、以下に示す太字の手順でSrまたはClを検索します。 Clは「ほとんど解決可能」なので、以下の例外を確認してください。 Srは例外として示されていないため、SrCl2 溶ける。
    • 各ルールの最も一般的な例外を以下に示します。他にも例外がありますが、一般的な化学のクラスやラボではおそらく見つかりません。
  4. 化合物は、Li、Na、K、Rb、Csなどのアルカリ金属を含む場合に溶解します。 これらはグループIAの元素とも呼ばれます:リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム。これらのイオンのいずれかを含むほとんどすべての化合物は可溶性です。
    • 例外:3PO4 溶けません。
  5. NOを含む化合物3、C2H。3O2、 番号2、ClO3 およびClO4 可溶性です。 これらは、それぞれ硝酸塩、酢酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩イオンです。アセテートはしばしばOAcと略されることに注意してください。
    • 例外: Ag(OAc)(酢酸銀)およびHg(OAc)2 (酢酸水銀)は溶けません。
    • AgNO2 およびKClO4 「部分的に溶ける」だけです。
  6. Cl、Br、Iを含む化合物は通常可溶性です。 塩化物、臭化物、ヨウ化物イオンは、ほとんどの場合、ハロゲン塩としても知られる可溶性化合物を形成します。
    • 例外: これらのいずれかが銀(Ag)、水銀(Hg)のイオンと結合する場合2)、または鉛(Pb)の場合、結果は溶解しません。同じことが、銅(Cu)とタリウム(Tl)を含むあまり一般的ではない化合物にも当てはまります。
  7. SOへの接続4 通常は溶けます。 硫酸イオンは通常可溶性化合物を形成しますが、いくつかの例外があります。
    • 例外: 硫酸イオンは、次のイオンと不溶性の化合物を形成します:ストロンチウムSr、バリウムBa、鉛Pb、銀Ag、カルシウムCa、ラジウムRa、二原子銀Ag2。硫酸銀と硫酸カルシウムは、難溶性と呼ばれることもあるほど十分に溶解することに注意してください。
  8. OHまたはSを含む化合物は溶解しません。 これらはそれぞれ水酸化物イオンと硫化物イオンです。
    • 例外: アルカリ金属(グループI-A)と、それらが不溶性化合物を形成するのをどれだけ好むかを覚えていますか? Li、Na、K、Rb、およびCsはすべて、水酸化物または硫化物イオンと可溶性の化合物を形成します。さらに、水酸化物はアルカリ土類金属(グループII-A)イオン(カルシウムCa、ストロンチウムSr、バリウムBa)と可溶性の塩を形成します。アルカリ土類化合物を含む水酸化物には、「難溶性」と見なされる場合があるため、互いにくっつくのに十分な分子があることに注意してください。
  9. COを含む化合物3 またはPO4 溶けません。 最後にもう一度炭酸イオンとリン酸イオンを確認してください。化合物に何が期待できるかを知っておく必要があります。
    • 例外: これらのイオンは、通常の物質であるアルカリ金属のLi、Na、K、Rb、Cs、およびNHアンモニウムと可溶性の化合物を形成します。4.

2の方法2/2:Kの溶解度の計算。sp

  1. 定数Kの溶解度積を調べます。sp. この定数は接続ごとに異なるため、教科書またはオンラインの表で調べる必要があります。これらの値は実験的に決定されているため、テーブルごとに大きく異なる可能性があります。したがって、教科書にテーブルがある場合は、それを使用することをお勧めします。特に明記されていない限り、ほとんどの表では周囲温度が25°Cであると想定しています。
    • たとえば、ヨウ化鉛(PbI2)、溶解度積の平衡定数を書き留めます。 bilbo.chm.uri.eduのテーブルを使用している場合は、定数7.1×10を使用します。
  2. まず、化学反応式を書き留めます。 まず、化合物が溶解したときにどのようにイオンに分解するかを決定します。ここで、Kを使用して方程式を記述します。sp 一方では、他方では個々のイオン。
    • たとえば、PbIの分子2 イオンPb、I、および別のIに分割されます(化合物全体が常に中性電荷を持っていることがわかっているため、1つのイオンの電荷を知るか調べるだけで済みます)。
    • 方程式を書く7.1×10 = [Pb] [I]
  3. 変数を使用するように方程式を調整します。 分子またはイオンの数に関する知識を使用して、方程式を単一の代数問題として書き直します。 xを溶解する物質の量に等しく設定し、変数をxに関する各イオンの数として書き直します。
    • この例では、7.1×10 = [Pb] [I]と書き直します。
    • 化合物には鉛イオン(Pb)が1つしかないため、溶解した化合物分子の数は遊離鉛イオンの数と等しくなります。したがって、[Pb]をxに置き換えることができます。
    • 鉛イオンごとに2つのヨウ素イオン(I)があるため、ヨウ素原子の数は2倍に相当します。
    • 方程式は7.1×10 =(x)(2x)になります。
  4. 一般的なイオンがある場合は、それを検討してください。 化合物を純水に溶解する場合は、この手順をスキップしてください。ただし、化合物が1つ以上の構成イオン(「共通イオン」)をすでに含む溶液に溶解すると、溶解度が大幅に低下します。一般的なイオンの影響は、ほとんど不溶性の化合物で最も顕著であり、これらの場合、平衡状態にあるイオンの大部分は、溶液中にすでに存在するイオンに由来すると見なすことができます。すでに溶液に含まれているイオンの既知のモル濃度(1リットルあたりのモル数またはM)で方程式を書き直し、そのイオンに使用したxの値を置き換えます。
    • たとえば、当社の鉛-ヨウ素化合物を0.2 M塩化鉛(PbCl)を含む溶液に溶解した場合2)の場合、方程式を7.1×10 =(0.2M + x)(2x)と書き直すことができます。そして、0.2Mはxよりも非常に高い濃度であるため、これを7.1×10 =(0.2M)(2x)と安全に書き換えることができます。
  5. 方程式を解きます。 xを解き、化合物の溶解度を確認します。溶解定数の定義方法により、答えは水1リットルあたりの溶解化合物のモル数として表されます。最終的な答えを見つけるには、計算機が必要になる場合があります。
    • 以下は、一般的なイオンではなく、純水への溶解度に適用されます。
    • 7.1×10 =(x)(2x)
    • 7.1×10 =(x)(4x)
    • 7.1×10 = 4x
    • (7.1×10)÷4 = x
    • x =∛((7.1×10)÷4)
    • x = 1リットルあたり1.2x10モルが溶解します。これは非常に少量なので、この化合物は原則として難溶性であることがわかります。

必需品

  • 溶解度積の定数の表(K.sp)接続用。

チップ

  • 化合物が溶解する程度に関する実験からのデータがある場合は、同じ方程式を使用して溶解定数Kを解くことができます。sp.

警告

  • これらの用語の一般的に受け入れられている定義はありませんが、化学者は化合物の大部分に同意しています。溶解分子と非溶解分子の比率が高い化合物に関するいくつかのわずかなケースは、さまざまな溶解度表で説明できます。
  • いくつかの古い教科書はNHを与えます4可溶性組成物として再びOH。これは正しくありません。少量のNH4 OHイオンは観察できますが、分離して化合物を形成することはできません。