はじめに
溶解度とは、物質が溶媒に溶けて溶液を作る能力です。溶解度積は、難溶性塩の飽和溶液中の特定の温度での平衡におけるそれぞれの係数に等しい累乗まで増加した平衡濃度イオンの積です。
水中で陽イオンと陰イオンを解離して生成するイオン性化学物質は、幅広い溶解度を持っています。非常に溶けやすく、空気中の水分を吸収する物質もあれば、非常に溶けにくい物質もあります。
Ksp – 溶解積定数
水溶液に溶解する物質の平衡変数は、平衡濃度一貫性 Ksp です。物質が溶液に溶ける濃度を表します。化合物の Ksp 値が強いほど、溶解性が高くなります。
次の一般的な溶解応答を考慮してください (水溶液中)
aA(s)⇌cC(aq)+dD(aq)
Ksp を取得するには、製品のモル濃度または濃度 (cC および dD) を掛けます。いずれかの積の前に係数がある場合、積をその係数乗する必要があります (また、濃度にその係数を掛けます)。これを以下に示します。
反応物 aA が Ksp 式に含まれていないことに注意することが重要です。
Ksp=[C]c[D]d
固体は、その濃度が式に影響を与えないため、平衡定数式の計算には含まれません。したがって、それらの濃度の変化は重要ではなく、省略されています。その結果、Ksp は、固体が溶液に溶解できる最大の程度を示します。
溶解度積定数
一般に、イオン性物質は水に溶けるとイオンになります。溶液がイオンで飽和すると、つまりそれ以上保持できなくなると、余分な固体は容器の底に沈み、未溶解の固体と溶解したイオンの間に平衡が生じます。十分な量のシュウ酸カルシウムを溶液に加えて飽和させると、次の平衡が確立されます。
CaC2O4(s) → Ca+2 (aq) + C2O4 -2 (aq)
この状況の平衡式を作成すると、次の結果が得られます:
固体は水性イオンと同じ相にないため、式の分母として表示されません。
Ksp =[Ca+2][C2O4 -2]
一般に、溶解度積定数 (Ksp) は、イオン化合物の溶解度平衡の平衡定数です。すべての平衡定数と同様に、Ksp は温度に敏感ですが、任意の温度で比較的一定のままです。また、他の平衡式と同様に、式の各イオン濃度が溶解度方程式の係数の累乗で増加することにも注意してください。
たとえば、Ksp 式 CaCO3(s)⇄ Ca+2 (aq) + CO3 -2 (aq)
Ksp =[Ca+2][CO3 -2]
ただし、式 PbI2(s) ⇄ Pb+2 (aq) + 2 I-1 (aq)
Ksp =[Pb+2][I-1] 2
溶解性製品の重要性
多くの要因が溶解度と溶解度積に影響を与えますが、最も重要なのは塩の格子エンタルピーと溶液中のイオンの溶媒和エンタルピーです。塩の強い引力 (イオンの格子エンタルピー) は、溶媒に溶解する際にイオンとの溶媒接触によって克服されます。イオンの溶媒和エンタルピーが負であるという事実は、このプロセス中にエネルギーが放出されることを示しています。溶媒和中に放出されるエネルギー量は溶媒和エンタルピーとして知られており、溶媒によって決定されます。
非極性溶媒の溶媒和エンタルピーは有限値であるため、このエネルギーは格子エンタルピーを超えることはできません。その結果、非極性溶媒は塩を溶解できません。
塩が溶媒に溶解するには、溶媒和エンタルピーが格子エンタルピーよりも大きくなければなりません。温度に応じて、各塩の溶解度と溶解度積は異なります。
結論
溶解度積の概念は、非常に有益な結論につながります。イオン積が溶解度積よりも小さい場合、溶液が飽和に達していないため、電解質は沈殿しません。
最後に、最終的な Ksp 値が正確に 2.7 x 105 ではなく、十分に近い 6.39 x 10-5 であったため、仮説は部分的にのみ支持されました。技術的には、最終的な Ksp 値は予測どおりであるはずでしたが、系統的および機器の障害により、最終的な Ksp 値に近づきました。それにもかかわらず、誤りが取り除かれていれば、仮説は完全に支持されていただろう.
