化学入門

用語

• 陽イオン陰イオンとは対照的に正に帯電したイオン
• 陰イオン陽イオンとは対照的に負に帯電したイオン
• 沈殿物溶液の液相から出る固体
• 沈殿物溶液から固体の形に出ること。
• スペクテイターイオン化学反応において反応物と生成物として存在するイオン
• 不溶性溶解できないもの

沈殿反応

溶液中のイオン同士が反応して新しい物質ができ、それが沈殿することがあり、この反応を沈殿反応という。

沈殿の法則

溶ける化合物は水に溶け、溶けない化合物は水に溶けないことに注意してください。

溶液中で沈殿物を形成する組み合わせを以下にまとめました。

沈殿反応の例

2本の試験管と塩化銅（II）溶液、炭酸ナトリウム（Na2CO3）溶液、硫酸ナトリウム（Na2SO4）溶液の3つの溶液があったとします。 1本目と2本目の試験管に5mLの塩化銅（II）を入れます。 チューブ1に炭酸ナトリウム5mLを入れる。 水色のチリのような沈殿物ができます。 硫酸ナトリウム溶液をチューブ2に慎重に加える。 析出物はできません。 溶液は水色のままです。

反応1では、溶液中に以下のイオンがあります。 Cu2+、Cl-、Na+、CO32-です。 形成される生成物は、不溶性である場合は沈殿物が形成され、可溶性である場合は溶液が透明になります。

Cu^{2+} + CO_3 ^{2-}\\\! \CuCO_3

Cu^{2+} + 2Cl^- \rightarrow CuCl_2

Na^+ + Cl^- \rightarrow NaCl

2Na^+ + CO_3\ ^{2}. \Na_2CO_3

炭酸ナトリウムと塩化銅(II)が生成物となる反応は、これらが最初の反応物であるため、自動的に除外することができます。 バランスのとれた化学式は次のとおりです。

{2Na^+} + {Cu^{2+}} + {2Cl^ -}となります。。 +{CO_3\ ^{2-}}。 + {Cl^-} \CuCO_3} + {2Na^+} + {2Cl^-}

塩化ナトリウム(NaCl)は水に溶けることがわかっているので、残った生成物(炭酸銅)は溶けないものであるはずです。 沈殿の法則によると、可溶性の炭酸塩(CO32-)はカリウム(K+)、ナトリウム(Na+)、アンモニウム(NH4+)だけです。

反応中、ナトリウムイオンと塩化物イオンが変化しないことに注目してください。

反応中にナトリウムイオンと塩化物イオンが変化しないことに注目してください。

Cu^{2+} + CO_3\ ^{2-}。 \CuCO_3

反応2では溶液中にCu2+、Cl-、Na+、SO42-が存在する。

Cu^{2+} + SO_4\ ^{2}

反応2にはCu2+、Cl-、Na+、SO42-があり、それぞれのイオンの組み合わせは次のようになります。 \CuSO_4

Na^+ + Cl^- \rightarrow NaCl

Cu^2+ 2Cl^- \rightarrow CuCl_2

2Na^+ + SO_4\ ^{2}. \Na_2SO_4

繰り返しになりますが、硫酸ナトリウムと塩化銅(II)が生成物になる反応は、最初の反応物であるため除外できます。 バランスのとれた化学方程式は次のようになります：

{2Na^+} + {SO_4\ ^{2-}}。 + {Cu^{2+}} + {2Cl^ -}となります。 \2Na^+} + {SO_4\ ^{2}} + {Cu^{2+} + {2Cl^ -} です。 + {Cu^{2+}} + {2Cl^-}

これらの塩のうち、どの塩が溶けて、どの塩が溶けないのかを規則に従って判断すると、ほとんどの塩化物とほとんどの硫酸塩が溶けます。 これが、この第2の反応で沈殿物ができない理由です。

沈殿反応の応用

沈殿反応は、溶液中から特定のイオンを分離するためによく使われます。 このプロセスでは、溶解度の特性により、イオンを選択的に除去することができます。