溶質が溶媒に溶解し、超顕微鏡で見ても均一な混合物、つまり単一相が形成されると、溶液が調製されます。 2 つの例は、水と食塩 (塩化ナトリウム (NaCl)) の混合物と、水と砂糖 (スクロース (C 12 H 22 O 11 )) の混合物です。
しかし、一定量の水に溶解できる塩の量は、砂糖に溶解できる量と同じではありません。所定の温度で、所定の量の溶媒に溶解できる溶質のこの最大量は、溶解係数と呼ばれます。
以下の溶解係数値を参照してください。
20℃の水100gに対する各種物質の溶解係数の値
これは、溶解係数が溶質と溶媒の性質に依存することを示しています。物質の溶解係数を決定する唯一の方法は実験的です。つまり、溶質の種類ごとに測定を実行する必要があります。
不飽和:溶媒に溶解している溶質の量が溶解係数より低い。
飽和:溶媒に溶解している溶質の量は溶解係数と等しくなります。
過飽和:溶媒に溶解している溶質の量が溶解係数よりも多い。
溶質と溶媒の性質に加えて、温度も溶解係数に影響を与えるもう 1 つの要因です。たとえば、NH 4 Cl の溶解係数は、20℃の水 100 g に対して 37.2 g です。これは、この塩 10 g を 20 ℃の水 100 g に加えると不飽和溶液が得られ、さらに多くの塩を溶解できることを意味します。
さて、この条件下で37.2g以上の塩を加えた場合、余分な塩は溶解せず、容器の底に沈殿したままとなり、底体、粉砕体、または沈殿物と呼ばれます。この場合、底部のある飽和溶液が得られます。飽和溶液のみが必要な場合は、単純に濾過して沈殿物を分離します。
しかし、例えば、100 gの水に50 gのNH 4 Clを入れて系を加熱し始めると、20℃では溶けなかった塩が溶け始めることがわかります。これは、次のグラフが示すように、水中の NH 4 Cl の溶解係数が温度の上昇とともに増加するために起こります。
温度に対するNH 4 Clの溶解係数
したがって、溶解係数の値は温度に依存します。 40℃では、NH 4 Cl の溶解係数は 100 g 水中で 45.8 g に等しくなります。 80℃では、この係数は水 100 g 中で 65.6 g です。
ここで次のことを考えてみましょう。水 100 g に NH 4 Cl 50 g を加えて調製した溶液を 60℃の温度に加熱し、すべての塩が溶解したとします。その後、溶液の温度が 20℃に戻るまで放置しました。この溶液には触れなかったので、実際にはこの温度では 37.2 g しかないはずの溶解塩が 50 g 含まれていました。したがって、過飽和溶液が得られます。
しかし、このタイプの溶液は非常に不安定であり、何らかの外乱により過剰の溶解塩 (12.8 g) が沈殿し、底部のある飽和溶液が形成される可能性があります。
水に溶解するほとんどの溶質は、NH 4 Cl の溶解係数と等しい溶解係数変動を持ちます。つまり、温度の上昇とともに溶解係数は増加します。ただし、水酸化カルシウム (Ca(OH) 2 ) のように、温度が上昇すると溶解係数が減少するものもあります。
また、温度が上昇しても物質の溶解度が実質的に変化しない場合もあります。たとえば、食塩の溶解係数は、20℃で水 100 g に対して 36 g に等しくなりますが、100 ℃ではこの値は水 100 g あたり 39.8 g までしか増加しません。
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