非専攻者のための化学
学習目標
- 溶解度積定数を定義する
- 溶解度積定数を含む計算を行う。
もう量らなくていい
かつて、主要な分析技術は重量分析でした。 イオンを溶液から沈殿させて精製し、重量を測定することで、元の物質に含まれるそのイオンの量を知ることができます。 例えば、Ca 2+の測定では、試料を水に溶かし、シュウ酸カルシウムとしてカルシウムを沈殿させ、その沈殿物を精製し、乾燥させ、最終製品の重量を測定する。 この方法は非常に正確であるが（多くの元素の原子量がこの方法で決定された）、時間がかかり、面倒であり、技術的にも多くの誤りを犯しやすい。
溶解度積定数
イオン性化合物の溶解度は大きく異なります。 塩化ナトリウムの溶解度は、25℃の水1リットルあたり約360gです。 アルカリ金属の塩は非常に溶けやすい傾向にあります。 一方、水酸化亜鉛の溶解度は、同じ温度の水に4.2×10 -4 g/Lしか溶解しない。 水酸化物を含むイオン性化合物の多くは比較的溶けにくい。
溶けにくいとされるイオン性化合物の多くは、それでも水に少しだけ溶ける。
溶けないとされているイオン性化合物でも、水に少し溶けるものがあります。このような「ほとんど溶けない」化合物は、溶けた部分も含めて解離するため、強い電解質と考えられます。
解離がわずかしか起こらないため、この過程は平衡と書かれます。 したがって、このプロセスには平衡式を書くことができます。 固体の塩化銀は濃度が変化しないため、式には含まれないことに注意してください。
この平衡定数は溶解度積定数、
と呼ばれ、イオンの数学的積に解離式のイオンの係数の累乗を加えたものになります。
イオン化合物の式の化学量論によって、
の式の形が決まります。 例えば、リン酸カルシウムの式はCa 3 (PO 4 ) 2です。 解離式との式を以下に示します。
以下の表は、一般的なほとんど溶けないイオン化合物の溶解度積の定数です。
| 化合物 | |
化合物 | |
| AgBr | 5.0 × 10 -13 | CuS | 8.0 × 10 -37 |
| AgCl | 1.8 × 10 -10 | Fe(OH)2 | 7.9 × 10 -16 |
| Al(OH)3 | 3.0 × 10 -34 | Mg(OH)2 | 7.1 × 10 -12 |
| BaCO 3 | 5.0 × 10 -9 | PbCl 2 | 1.7 × 10 -5 |
| BaSO 4 | 1.1 × 10 -10 | PbCO 3 | 7.4 × 10 -14 |
| CaCO 3 | 4.5 × 10 -9 | PbI 2 | 7.1 × 10 -9 |
| Ca(OH) 2 | 6.5 × 10 -6 | PbSO 4 | 6.3 × 10 -7 |
| Ca 3 (PO 4 ) 2 | 1.2 × 10 -26 | Zn(OH) 2 | 3.0 × 10 -16 |
| CaSO 4 | 2.4 × 10 -5 | ZnS | 3.0 × 10 -23 |
Summary
- 溶解度積定数が定義されていることを示します。
- 溶解度積定数を用いた計算が例示されている。
実習
以下のリンク先の資料を読み、巻末の問題を解く。 http://www.tonywhiddon.org/lhs/apchemistry/studyguides/solubility/ksp.htm
おさらい
- は何を教えてくれますか？
- 上の表に記載されている鉛塩のうち、最も溶けやすいものはどれですか？
- 式中のイオンの指数は何ですか？