可溶性物質。固体の水への溶解度

溶液は 2 つ以上の物質からなる均質な系であり、その含有量は均質性を損なうことなく一定の範囲内で変更できます。

水ソリューションは以下で構成されます水（溶剤）と 溶解した物質。水溶液中の物質の状態は、必要に応じて、例えば、溶液中のＫＮＯ３ −ＫＮＯ３（ｐ）のように、下付き文字（ｐ）で示される。

少量の溶質を含む溶液は、しばしば「溶液」と呼ばれます。 希釈されたとソリューション高いコンテンツ溶質 – 濃縮。物質のさらなる溶解が可能な溶液をといいます。 不飽和与えられた条件下で物質が溶解しなくなった溶液は、 飽和した。後者の溶液は常に未溶解物質 (1 つ以上の結晶) と接触しています (不均一平衡状態にあります)。

特殊な条件下、たとえば熱い不飽和溶液を注意深く (撹拌せずに) 冷却する場合固体形成できる物質 過飽和解決。物質の結晶を導入すると、溶液は飽和溶液と物質の沈殿物に分けられる。

によると 溶液の化学理論 D.I.メンデレーエフによれば、水への物質の溶解には、まず次のような現象が伴います。破壊化学結合分子間（共有結合物質の分子間結合）またはイオン間（イオン物質の場合）、その結果、物質の粒子は水と混合します（分子間の水素結合の一部も破壊されます）。化学結合の切断は水分子の運動の熱エネルギーによって起こり、これが起こります料金熱の形をしたエネルギー。

第二に、水に入ると、物質の粒子（分子またはイオン）は、 水分補給。結果として、 水和物– 物質の粒子と水分子の間の組成が不確かな化合物（物質の粒子自体の内部組成は溶解しても変化しません）。このプロセスには付随する ハイライト水和物中での新しい化学結合の形成による熱の形でのエネルギー。

一般に、解決策は次のいずれかです 冷める(熱消費が放出を超える場合)、または加熱します(そうでない場合)。場合によっては、入熱と放熱が等しい場合、溶液の温度は変化しないことがあります。

多くの水和物は非常に安定しているため、溶液が完全に蒸発しても崩壊しないことがわかります。したがって、ＣｕＳＯ４５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３１０Ｈ２Ｏ、ＫＡｌ（ＳＯ４）２１２Ｈ２Ｏなどの塩の固体結晶性水和物が知られている。

飽和溶液中の物質の含有量 T= const は定量的に特徴付けます 溶解度この物質の。溶解度は通常、水 100 g あたりの溶質の質量として表されます。たとえば、20 °C で 65.2 g KBr/100 g H 2 O です。したがって、70 gの固体臭化カリウムを20℃の水100 gに加えると、65.2 gの塩が溶液になり（飽和します）、4.8 gの固体KBr（過剰）が残ります。グラスの底。

中の溶質含有量は次のとおりであることを覚えておく必要があります。 リッチ解決 等しい、V 不飽和解決 少ないそしてで 過飽和解決 もっと特定の温度での溶解度。したがって、１００ｇの水および硫酸ナトリウムＮａ２ＳＯ４（溶解度１９．２ｇ／１００ｇＨ２Ｏ）から２０℃で調製された溶液は、

15.7 g 塩 – 不飽和;

19.2 g 塩 - 飽和;

20.3 gの塩 - 過飽和。

固体物質 (表 14) の溶解度は、通常、温度の上昇に伴って増加します (KBr、NaCl)。一部の物質 (CaSO 4、Li 2 CO 3) についてのみ、その逆が観察されます。

ガスの溶解度は温度の上昇とともに減少し、圧力の増加とともに増加します。たとえば、1 気圧の圧力では、アンモニアの溶解度は 52.6 (20 °C) および 15.4 g/100 g H 2 O (80 °C) であり、20 °C および 9 気圧では 93.5 g/100 g です。 g H 2 O。

溶解度の値に従って、物質は次のように区別されます。

– 溶解性が高く、飽和溶液中の質量が水の質量に匹敵するもの（たとえば、KBr - 20℃での溶解度65.2 g/100 g H 2 O; 4.6 M溶液）、それらはモル濃度を超える飽和溶液を形成します。 0.1M;

– わずかに溶ける、飽和溶液中の質量は水の質量よりも大幅に小さいため（たとえば、CaSO 4 - 20 °C での溶解度 0.206 g/100 g H 2 O、0.015 M 溶液）、モル濃度 0.1 の飽和溶液を形成します。 0.001M;

– 実質的に不溶性、飽和溶液中の質量は溶媒の質量に比べて無視できます（たとえば、AgCl - 20 °Cでの溶解度は100 g H 2 Oあたり0.00019 g、0.0000134 M溶液）、モル濃度が以下の飽和溶液を形成します。 0.001M

参考データをもとに作成 溶解度表一般的な酸、塩基および塩 (表 15) は溶解度のタイプを示し、科学的に未知の物質 (入手できていない) または水によって完全に分解される物質が記載されています。

表で使用されている表記規則:

「p」 – 溶解性の高い物質

「m」 – 難溶性物質

「n」 – 実質的に不溶性の物質

「-」 – 物質が受け取られていない（存在しない）

「」 – 物質は水と無制限に混ざります

注記。この表は、飽和溶液の調製に対応しています。室温物質を（適切な凝集状態で）水に導入することによって。イオン交換反応を使用して難溶性物質の沈殿を得ることが常に可能であるとは限らないことを考慮する必要があります (詳細については、13.4 を参照)。

13.2. 電離

あらゆる物質が水に溶解すると、水和物の形成が伴います。同時に、溶液中の溶解物質の粒子に式の変化が起こらない場合、そのような物質は次のように分類されます。 非電解質。それらは例えばガスです窒素 N2、液体 クロロホルム CHCl3、固体 スクロース C 12 H 22 O 11。水溶液中では分子の水和物の形で存在します。

多くの物質が知られています（全体像 MA)、水に溶解して MA nH 2 O 分子の水和物を形成した後、式が大幅に変化します。その結果、水和イオンが溶液中に現れます - カチオン M + nH 2 O とアニオン A nH 2 O:

このような物質は次のように分類されます。 電解質。

水溶液中での水和イオンの出現過程呼ばれた 電解解離（S.アレニウス、1887年）。

電離 イオン性の水中の結晶物質(M+)(A-)は 不可逆反応：

そのような物質は以下に属します 強電解質これらには、次のような多くの塩基と塩が含まれます。

からなるMA物質の電離極地共有結合分子は可逆反応：

このような物質は弱電解質として分類され、多くの酸といくつかの塩基が含まれます。

弱電解質の希薄水溶液では、元の分子とその解離生成物である水和イオンの両方が常に見つかります。

電解質の解離の定量的特性は次のように呼ばれます。 解離の程度と示されていますか？、いつも？ >0。

のために強い電解質？定義により = 1 (このような電解質の解離は完了しています)。

のために弱い電解質の解離度は、溶液中の物質の総濃度 (c) に対する解離した物質のモル濃度 (c d) の比です。

解離の程度は、単一または 100% の一部です。弱電解質用? « 1 (100%) から。

のために弱酸 H n そして、次の各ステップでの解離度は、前のステップと比較して急激に減少します。

解離の程度は、電解質の性質と濃度、および溶液の温度によって決まります。それは成長します減少溶液中の物質の濃度（つまり、溶液が希釈されたとき）およびいつ加熱.

で 希釈されたソリューション強酸 H n A のヒドロアニオン H n-1 A は存在しません。たとえば、次のようになります。

B 濃縮溶液中では、ヒドロアニオン (さらには親分子) の含有量が顕著になります。

(可逆解離の段階の方程式を要約することは不可能です!)。値を加熱するときは? 1 そして？ 2が増加し、濃酸が関与する反応の発生が促進されます。

酸は、解離時に水素陽イオンを水溶液に供給し、他の陽イオンを形成しない電解質です。

一般 強酸:

希薄な水溶液 (条件付きで最大 10% または 0.1 モル濃度) では、これらの酸は完全に解離します。強酸 H n A の場合、リストにはそれらのものが含まれます。 ヒドロアニオン(酸塩のアニオン)、これらの条件下でも完全に解離します。

一般 弱酸:

塩基は、解離すると水溶液に水酸化物イオンを供給し、他の陰イオンを形成しない電解質です。

解離 難溶性塩基 Mg(OH) 2、Cu(OH) 2、Mn(OH) 2、Fe(OH) 2 など実用的な重要性はありません。

に強い理由（ アルカリ) には、NaOH、KOH、Ba(OH) 2 などが含まれます。最も有名な弱塩基はアンモニア水和物 NH 3 H 2 O です。

中塩は、解離時に H + を除くカチオンと OH - を除くアニオンを水溶液に供給する電解質です。

私たちは溶解性の高い塩についてのみ話しています。解離 難溶性そして実際的には 不溶性塩は関係ありません。

同様に解離する 複塩：

酸塩(それらのほとんどは水に可溶です) 中塩の種類に応じて完全に解離します。

結果として生じるヒドロアニオンは、次に水にさらされます。

a) ヒドロアニオンが以下のものに属する場合強い酸の場合、それ自体も完全に解離します。

完全な解離方程式は次のように記述されます。

（そのような塩の溶液は、対応する酸の溶液と同様に必然的に酸性になります）。

b) ヒドロアニオンが以下に属する場合弱い酸の場合、水中での挙動は二重になります。弱酸のような不完全な解離です。

または水との相互作用（可逆的加水分解と呼ばれます）：

で？ 1 > ? 2 解離が優勢になります (そして塩溶液は酸性になります)。 1 > ? 2 – 加水分解 (塩溶液はアルカリ性になります)。したがって、アニオン HSO 3 -、H 2 PO 4 -、H 2 AsO 4 -、および HSeO 3 - を含む塩の溶液は酸性となり、他のアニオン (大部分) を含む塩の溶液はアルカリ性になります。言い換えれば、大部分のヒドロアニオンを含む塩の「酸性」という名前は、これらのアニオンが溶液中で酸のように振る舞うことを意味するものではありません（ヒドロアニオンの加水分解とα1とα2の比の計算は高校でのみ学習されます）。

基本 MgCl(OH)、Cu 2 CO 3 (OH) 2 などの塩は、ほとんどが実際には水に溶けず、水溶液中でのそれらの挙動を議論することは不可能です。

13.3. 水の解離。溶液媒体

水自体は、 とても弱い電解質:

純水中の H + カチオンと OH - アニオンの濃度は非常に低く、25 °C で 1 × 10 -7 mol/l になります。

水素カチオン H + は最も単純な原子核 - 陽子です p + (電子殻カチオン H + – 空、1s 0)。自由プロトンは高い移動性と透過性を持っていますが、極性 H 2 O 分子に囲まれていると自由な状態を保つことができません。プロトンはすぐに水分子に結合します。

以下では、簡単にするために、表記 H + をそのまま使用します (ただし、H 3 O + が暗示されています)。

種類 水溶液環境:

室温の水の場合、次のようになります。

したがって、きれいな水では次のようになります。

この等式は水溶液にも当てはまります。

実際の pH スケールは 1 ～ 13 (酸と塩基の希薄溶液) の範囲に対応します。

pH = 6 ～ 7 および pH = 7 ～ 8 の実質的に中性の環境では、H + および OH - の濃度は非常に小さく (1 10 -6 ～ 1 10 -7 mol/l)、濃度とほぼ同じになります。純水中のこれらのイオンの量。このような酸と塩基の溶液が考慮されます。 非常に希釈されています（物質はほとんど含まれていません）。

水溶液の媒体の種類を実際に確立するには、次を使用します。指標– 中性、酸性、アルカリ性の溶液に特徴的な色を与える物質。

実験室で一般的な指示薬は、リトマス試験紙、メチルオレンジ、フェノールフタレインです。

メチルオレンジ（酸性環境の指標）は、 ピンク強酸性溶液では（表 16）、フェノールフタレイン（アルカリ性環境の指示薬） - 強アルカリ性溶液では深紅色、リトマスはすべての環境で使用されます。

13.4. イオン交換反応

電解質（酸、塩基、塩）の希薄溶液中化学反応通常、参加すると発生します イオン。この場合、試薬のすべての元素は酸化状態を保持できます ( 反応を交換します）または変更します ( 酸化還元反応）。以下に示す例は交換反応に関するものです (酸化還元反応の発生については、セクション 14 を参照)。

によると ベルトレの法則イオン反応は、固体の難溶性物質が形成される場合、事実上不可逆的に進行します。(沈殿します) 揮発性の高い物質(ガスとして放出される) または 可溶性物質 – 弱電解質(水を含む)。イオン反応は連立方程式で表されます - 分子的、完全なそして 短いイオン。完全なイオン方程式は以下では省略されています (読者自身がイオン方程式を作成することをお勧めします)。

イオン反応の方程式を書くときは、溶解度表に従う必要があります (表 8 を参照)。

例沈殿を伴う反応:

注意！溶解度表（表 15 を参照）に示されているわずかに溶ける塩（「m」）および実質的に不溶性の塩（「n」）は、表に示されているとおりに正確に沈殿します（CaF 2 v、PbI 2 v、Ag 2 SO 4 v）。、AlPO 4vなど）。

テーブル内 15 指定なし 炭酸塩– CO 3 2- アニオンとの中程度の塩。以下の点に留意してください。

１）Ｋ２ＣＯ３、（ＮＨ４）２ＣＯ３およびＮａ２ＣＯ３は水に可溶である。

2) Ag 2 CO 3 、BaCO 3 および CaCO 3 は水に実質的に不溶性であり、そのまま沈殿します。たとえば、次のとおりです。

3) MgCO 3 、CuCO 3 、FeCO 3 、ZnCO 3 などの他のカチオンの塩は、水に不溶ですが、イオン反応中に水溶液から沈殿しません（つまり、この方法では得られません）。

たとえば、炭酸鉄(II) FeCO 3 は「乾燥」して得られるか、鉱物の形で得られます。 菱鉄鉱、水に加えると、目に見える相互作用なしに沈殿します。しかし、溶液中のFeSO 4 とK 2 CO 3 との交換反応によってそれを得ようとすると、主塩の沈殿物が析出し(条件付き組成が与えられていますが、実際の組成はより複雑です)、二酸化炭素はリリースされました:

FeCO 3 と同様に、 硫化物クロム (III) Cr 2 S 3 (水に不溶) は溶液から沈殿しません。

テーブル内 15 はまた、次のような塩を示すものではありません。 分解する水 - 硫化物アルミニウム Al 2 S 3 (および BeS) および アセテートクロム (III) Cr(CH 3 COO) 3:

したがって、これらの塩も溶液中での交換反応によって得ることはできません。

(後者の反応では、沈殿物の組成はより複雑です。このような反応は高等教育でより詳細に研究されます)。

例ガス放出を伴う反応:

例弱電解質の形成を伴う反応:

交換反応の試薬と生成物が強電解質ではない場合、式のイオン形式は存在しません。次に例を示します。

13.5。塩の加水分解

塩の加水分解は、そのイオンと水の相互作用であり、酸性またはアルカリ性の環境が現れますが、沈殿物やガスの形成は伴いません（以下では中程度の塩について説明します）。

加水分解プロセスは、参加者が参加した場合にのみ発生します。 可溶性塩は次の 2 つの段階で構成されます。

1) 解離溶液中の塩 - 不可逆反応 (解離度? = 1、または 100%);

2) 実は 加水分解、つまり、塩イオンと水の相互作用 – 可逆反応（加水分解の程度？）< 1, или 100 %).

第 1 段階と第 2 段階の方程式 - 最初のものは不可逆で、2 番目のものは可逆です。これらを追加することはできません。

陽イオンによって形成される塩に注意してください アルカリと陰イオン強い酸は加水分解を受けず、水に溶解した場合にのみ解離します。 KCl、NaNO 3、Na 2 SO 4 および BaI 2 の塩溶液中、媒体中性.

インタラクションの場合 アニオン アニオンにおける塩の加水分解。

KNO 2 塩の解離は完全に起こり、NO 2 アニオンの加水分解は非常にわずかに起こりますが (0.1 M 溶液の場合 - 0.0014%)、溶液が次の状態になるにはこれで十分であることがわかります。 アルカリ性(加水分解生成物の中にはOH - イオンが含まれます)、pH = 8.14です。

アニオンは加水分解のみを受ける弱い酸（中）この例では– 亜硝酸イオン NO 2 – 弱に相当亜硝酸 HNO2)。弱酸のアニオンは水中に存在する水素カチオンを引き付けてこの酸の分子を形成しますが、水酸化物イオンは遊離したままです。

加水分解性陰イオンのリスト:

例 (c ～ e) では水分子の数を増やすことはできず、ヒドロアニオン (HCO 3 -、HPO 4 2-、HS -) の代わりに対応する酸 (H 2 CO 3、H 3) の式を書くことに注意してください。 PO4、H2S）。加水分解は可逆反応であり、「最後まで」（酸 H n A が形成されるまで）進行することはできません。

H 2 CO 3 のような不安定な酸がその塩 Na 2 CO 3 の溶液中で形成されると、溶液から CO 2 ガスが放出されます (H 2 CO 3 = CO 2 v + H 2 O)。しかし、ソーダが水に溶解すると、ガスが発生せずに透明な溶液が形成されます。これは、CO アニオンの加水分解が不完全である証拠です。溶液中には炭酸ヒドロアニオン HCOg のみが存在します。

アニオンによる塩の加水分解の程度は、加水分解生成物である酸 (HNO 2、HClO、HCN) またはそのヒドロアニオン (HCO 3 -、HPO 4 2-、HS -) の解離の程度によって異なります。 酸が弱ければ弱いほど、加水分解度は高くなります。たとえば、CO 3 2-、PO 4 3-、および S 2- イオンは、NO 2 イオンよりも大幅に加水分解を受けます (0.1 M 溶液中、それぞれ約 5%、37%、および 58%)。第 2 段階の H 2 CO 3 と H 2 S、および第 3 段階の H 3 PO 4 (つまり、HCO 3 -、HS -、および HPO 4 2- イオンの解離) は、酸の解離よりも大幅に少なく発生します。 HNO 2 。したがって、Na 2 CO 3、K 3 PO 4、BaS などの溶液は、次のようになります。 高アルカリ性(これは、ソーダ溶液を触ると石鹸っぽさで簡単に確認できます)。溶液中の過剰な OH イオンは、インジケーターを使用して簡単に検出したり、特別な装置 (pH メーター) で測定したりできます。

アニオンによって強く加水分解される塩の濃縮溶液、たとえば Na 2 CO 3 にアルミニウムを添加すると、後者は (両性であるため) OH - と反応します。

そして水素の発生が観察されます。これは、CO 3 2- イオンの加水分解のさらなる証拠です (結局のところ、NaOH アルカリを Na 2 CO 3 溶液に添加しなかったのです!)。

インタラクションの場合 カチオン塩を水に溶かすプロセスを呼びます カチオンによる塩の加水分解:

Ni(NO 3) 2 塩の解離は完全に発生し、Ni 2+ カチオンの加水分解は非常に少量 (0.1 M 溶液の場合 - 0.001%) 発生しますが、溶液が次の状態になるにはこれで十分です。 酸っぱい(加水分解生成物中には H+ イオンが存在します)、pH = 5.96。

難溶性の塩基性水酸化物および両性水酸化物のカチオン、およびアンモニウムカチオン NH 4 + のみが加水分解の対象となります。加水分解されたカチオンは水中に存在する OH - アニオンを引き付け、対応するヒドロキソカチオンを形成しますが、H + カチオンは遊離したままになります。

この場合、アンモニウムカチオンは弱塩基、アンモニア水和物を形成します。

加水分解性カチオンのリスト:

例:

例 (a – c) では、水分子の数を増やすことはできず、ヒドロキソケーション FeOH 2+、CrOH 2+、ZnOH + の代わりに、水酸化物 FeO(OH)、Cr(OH) 3、亜鉛(OH) 2. 水酸化物が形成された場合、FeCl 3 、Cr 2 (SO 4) 3 および ZnBr 2 塩の溶液から沈殿が形成されますが、これは観察されません (これらの塩は透明な溶液を形成します)。

過剰な H+ カチオンはインジケーターで簡単に検出したり、特別な装置で測定したりできます。また、

そのような実験をしてください。カチオンによって強く加水分解される塩の濃縮溶液、たとえば AlCl 3 では、次のようになります。

マグネシウムや亜鉛が添加されています。後者は H + と反応します。

そして水素の発生が観察されます。この実験は、Al 3+ カチオンの加水分解のさらなる証拠です (結局のところ、AlCl 3 溶液に酸を加えていません!)。

部品A、Bの作業例

1. 強電解質は

1) C6H5OH

2) CH3COOH

3) C 2 H 4 (OH) 2

2. 弱電解質は

1) ヨウ化水素

2) フッ化水素

3) 硫酸アンモニウム

4) 水酸化バリウム

3. 水溶液中では、分子 100 個ごとに酸の水素カチオンが 100 個形成されます。

1) 石炭

2) 窒素含有

3) 窒素

4-7. 考えられるすべてのステップにおける弱酸の解離方程式

係数の合計は等しい

8-11。 2 つのアルカリセットの溶液における解離方程式の場合

8. NaOH、Ba(OH) 2

9. Sr(OH) 2、Ca(OH) 2

10. KOH、LiOH

11. CsOH、Ca(OH) 2

係数の合計は

12. 石灰水には一連の粒子が含まれています

1) CaOH+、Ca2+、OH -

2) Ca2+、OH-、H2O

3) Ca2+、H2O、O2-

4) CaOH+、O2-、H+

13-16。塩の1式単位を解離するとき

14. K2Cr2O7

16.Cr2(SO4)3

形成されるイオンの数は次のとおりです

17. 最大 PO 4 -3 イオンの量は、0.1 mol を含む溶液中で検出できます。

18. 沈殿を伴う反応は

1) MgSO 4 + H 2 SO 4 >...

2) AgF + HNO 3 >...

3) Na 2 HPO 4 + NaOH >...

4) Na 2 SiO 3 + HCl >...

19. ガスの放出を伴う反応は

1) NaOH + CH 3 COOH >...

2) FeSO4 + KOH >...

3) NaHCO 3 + HBr >…

4) Pl(NO 3) 2 + Na 2 S >...

20. 短いイオン方程式 OH - + H + = H 2 O は、相互作用に対応します。

1) Fe(OH) 2 + HCl >…

2) NaOH + HNO2 >...

3) NaOH + HNO 3 >...

4) Ba(OH) 2 + KHSO 4 >...

21. イオン反応式において

SO 2 + 2ON = SO 3 2- + H 2 O

OH イオン - 試薬に対応する可能性があります

4) C6H5OH

22-23。イオン方程式

22. ZCa 2+ + 2PO 4 3- = Ca 3 (PO 4) 2 v

23. Ca 2+ + HPO 4 2- = CaHPO 4 v

間の反応に対応します

1) Ca(OH) 2 および K 3 PO 4

2) CaCl 2 および NaH 2 PO 4

3) Ca(OH) 2 および H 3 PO 4

4) CaCl および K 2 HPO 4

24-27。分子反応式では

24. Na 3 PO 4 + AgNO 3 >...

25. Na 2 S + Cu(NO 3) 2 >...

26. Ca(HSO 3) 2 >…

27. K 2 SO 3 + 2HBr >... 係数の合計は次のとおりです

28-29。完全な中和反応を実現するには

28. Fe(OH) 2 + HI >…

29. Ba(OH) 2 + H 2 S >…

完全なイオン方程式の係数の合計は次のようになります。

30-33。短いイオン反応式では

30. NaF + AlCl 3 >...

31. K 2 CO 3 + Sr(NO 3) 2 >...

32. Mgl 2 + K 3 PO 4 >...

33. Na 2 S + H 2 SO 4 >...

係数の合計は等しい

34-36。食塩水溶液中で

34. Ca(ClO4)2

36. 鉄 2 (SO 4) 3

環境が形成される

1) 酸性

2) 中立

3) アルカリ性

37. 塩が水に溶けると水酸化物イオンの濃度が増加します

38. 元の塩の溶液をセットで混合すると、最終溶液は中性環境になります。

1) BaCl2、Fe(NO3)3

2) Na2CO3、SrS

4) MgCl2、RbNO3

39. 塩と加水分解能力を一致させる。

40. 塩を溶液媒体と合わせます。

41. 塩を水に溶解した後の塩と水素カチオンの濃度との対応関係を確立します。

今日は水という物質についてお話します。

水を見た人はいますか？

その質問はあなたにとってばかげているように思えましたか？ただし、不純物が一切含まれていない完全に純粋な水のことを指します。もしあなたが正直かつ正確に答えたなら、私もあなたもそのような水を見たことがないと認めざるを得ません。水の入ったグラスに「H 2 O」という文字の後に疑問符が付いているのはこのためです。ということは、グラスに入っているのは純粋な水ではないということになりますが、ではどうなのでしょうか？

この水に溶けているガス: N2、O2、CO2、Ar、土壌からの塩、水道管からの鉄陽イオン。さらに、その中には小さな塵が浮遊しています。それが私たちがhi s to y水と呼ぶものです。多くの科学者が、絶対的な目標を達成するという困難な問題の解決に取り組んでいます。きれいな水。しかし、これまでそのような超純水を得ることができませんでした。ただし、蒸留水は存在すると主張するかもしれません。ところで、彼女は何ですか？

実際、缶詰にする前に瓶を殺菌するときにこの水が得られます。瓶を逆さまにして沸騰したお湯の上に置きます。瓶の底に水滴が出てきますが、これが蒸留水です。しかし、瓶をひっくり返すとすぐに、空気からのガスが瓶に入り、再び瓶の中に溶液が入ってきます。したがって、有能な主婦は、滅菌後すぐに瓶に必要な内容物を詰めようとします。この場合、商品の保存期間が長くなるそうです。おそらく彼らは正しいでしょう。気軽に実験してみてください！水はそれ自体でさまざまな物質を溶解することができるため、科学者たちは依然として完全に純粋な水を大量に入手することができません。そしてそれは、例えば医療において薬を調製するのに非常に役立つでしょう。

ところで、グラスの中にいると、水はグラスを「溶かします」。したがって、ガラスが厚ければ厚いほど、ガラスは長持ちします。それは何ですか海水?

これは多くの物質を含む溶液です。例えば食卓塩。どうやってハイライトできますか食塩海水から？

ちなみに、これはまさに私たちの先祖がやったことです。オネガには、海水から塩を蒸発させる製塩所がありました。彼らはノヴゴロドの商人に塩を売り、花嫁や妻のために高価な宝石や豪華な織物を購入しました。モスクワのファッショニスタでさえ、ポモロクのような服装をしていませんでした。それもすべて、溶液の特性に関する知識のおかげです。そこで、今日は溶液と溶解性について話します。ソリューションの定義をノートに書き留めてみましょう。

溶液は溶媒と溶質分子からなる均質系であり、それらの間で物理的および化学的相互作用が発生します。

スキーム 1 ～ 2 を見て、どのような解決策があるかを考えてみましょう。

スープを作るときにどの解決策が好みですか? なぜ？

硫酸銅の希薄溶液がどこにあり、濃縮溶液がどこにあるかを特定しますか?

ある体積の溶液に溶質がほとんど含まれていない場合、そのような溶液はと呼ばれます。 希釈された、たくさんある場合は - 濃縮 .

どのソリューションがどれであるかを判断してください。

「飽和」溶液と「濃縮」溶液、「不飽和」溶液と「希釈」溶液の概念を混同しないでください。

いくつかの物質は水によく溶けますが、他の物質はほとんど溶けず、さらにはまったく溶けない物質もあります。ビデオ「水中の固体」を見る

ノートのタスクを完了してください: 提案された物質を配布します -CO 2 、H 2 、O 2 、H 2 SO 4 、酢、NaCl、チョーク、さび、植物油、アルコールあなたの人生経験を活かして、表 1 の空の列に記入してください。

表1

溶解した物質	物質の例
溶解した物質	可溶性	わずかに溶ける
ガス
液体
固体

溶解性について話してもらえますか？ FeSO4?

どうしてこんなことになるのでしょうか？

水への物質の溶解度を決定するには、水への塩、酸、塩基の溶解度の表を使用します。レッスンの付録にあります。

表の一番上の行はカチオン、左の列はアニオンです。交点を探し、文字を見てください。これが溶解度です。

塩の溶解度を調べてみましょう。 AgNO 3、AgCl、CaSO 4。

溶解度は温度の上昇とともに増加します（例外もあります）。砂糖をお湯に溶かすよりも、お湯に溶かすほうが便利で早いことはよくご存知でしょう。冷水。「溶解における熱現象」を見る

物質の溶解度を決定するための表を使用して、実際に試してみてください。

エクササイズ。 次の物質の溶解度を測定します。 AgNO 3、Fe(OH) 2、Ag 2 SO 3、Ca(OH) 2、CaCO 3、MgCO 3、KOH。

トピック「ソリューション」の定義

解決- 溶媒分子と溶質分子から成り、それらの間で物理的および化学的相互作用が起こる均質な系。

飽和溶液 - 特定の物質が特定の温度で溶解しなくなる溶液。

不飽和溶液 - 特定の温度で物質がまだ溶解できる溶液。

サスペンション固体物質の小さな粒子が水分子の間に均一に分散している懸濁液と呼ばれます。

乳剤液体の小さな液滴が別の液体の分子の間に分散している懸濁液と呼ばれます。

希釈溶液 - 溶解物質の含有量が少ない溶液。

濃縮溶液 - 溶解物質の含有量が高い溶液。

さらに：

溶液に入る粒子数と溶液から除去される粒子数の優勢比に基づいて、溶液を区別します。 飽和、不飽和、過飽和。溶質と溶媒の相対量に基づいて、溶液は次のように分類されます。 希釈して濃縮したもの.

特定の物質が特定の温度で溶解しなくなる溶液、つまり溶質と平衡状態にある溶液をといいます。 リッチ、そして特定の物質を追加量でも溶解できる溶液は、 不飽和.

飽和溶液には、（特定の条件で）可能な最大量の溶質が含まれています。したがって、飽和溶液とは、過剰な溶質と平衡状態にある溶液のことです。厳密な条件下での特定の物質の飽和溶液の濃度 (溶解度) 特定の条件(温度、溶媒) は一定の値です。

飽和溶液中の所定の条件下で必要以上の溶質を含む溶液をといいます。 過飽和。過飽和溶液は、平衡状態への自発的移行が観察される不安定な非平衡系です。これにより過剰な溶質が放出され、溶液は飽和します。

飽和溶液と不飽和溶液を、希釈溶液と濃縮溶液と混同しないでください。 希釈溶液- 溶解物質の含有量が少ない溶液。 濃縮溶液- 溶解物質の含有量が高い溶液。希薄溶液と濃縮溶液の概念は相対的なものであり、溶液中の溶質と溶媒の量の比のみを表すことを強調しなければなりません。

溶解度は、さまざまな溶媒と均一な混合物を形成する物質の特性です。すでに述べたように、飽和溶液を得るために必要な溶質の量によってこの物質が決まります。この点において、溶解度は、飽和溶液中の溶質の質量分率や飽和溶液中の溶質の量など、組成と同じ尺度を持ちます。

すべての物質は、溶解度の観点から次のように分類できます。

よく溶ける - 10 g を超える物質が 100 g の水に溶けます。
わずかに溶ける - 100 g の水に 1 g 未満の物質が溶けます。
不溶性 - 100 g の水に 0.01 g 未満の物質が溶解します。

場合は知られています極性溶質の極性は溶媒の極性に類似しているため、溶解する可能性が高くなります。極性が異なる場合、高い確率で解決策は機能しません。なぜこのようなことが起こっているのでしょうか?

極性溶媒 – 極性溶質。

例として、食塩の水溶液について説明してみましょう。すでに知られているように、水分子は本質的に極性であり、各水素原子には部分的に正の電荷があり、酸素原子には部分的に負の電荷があります。また、塩化ナトリウムのようなイオン性固体には、陽イオンと陰イオンが含まれています。したがって、食塩を水に入れると、水分子の水素原子の部分的な正電荷が、NaCl 中の負に帯電した塩化物イオンに引き寄せられます。同様に、水分子の酸素原子上の部分的な負電荷は、NaCl 中の正に帯電したナトリウムイオンに引き寄せられます。そして、ナトリウムイオンと塩素イオンに対する水分子の引力は、それらを保持する相互作用よりも強いため、塩は溶解します。

非極性溶媒 – 非極性の可溶性物質。

四臭化炭素を四塩化炭素に溶かしてみましょう。固体状態では、四臭化炭素分子は非常に弱い分散相互作用によって結合されています。四塩化炭素の中に入れると、その分子はより無秩序に配置されます。系のエントロピーが増加し、化合物が溶解します。

溶解平衡

わずかに溶ける化合物の溶液を考えてみましょう。固体とその溶液の間で平衡が確立されるためには、溶液が飽和し、固体の未溶解部分と接触している必要があります。

たとえば、塩化銀の飽和溶液中で平衡が確立されるとします。

AgCl(s)=Ag + (aq) + Cl - (aq)

問題の化合物はイオン性であり、溶解するとイオンの形で存在します。不均一反応では固体の濃度が一定のままであることはすでにわかっているため、固体を平衡定数に含めることができます。したがって、の式は次のようになります。

K = [Cl - ]

この定数は次のように呼ばれます 溶解度製品 PRただし、濃度は mol/l で表されます。

PR = [Cl - ]

溶解度積は、平衡に関与するイオンのモル濃度の積に等しく、乗数は平衡方程式の対応する化学量論係数に等しい。
溶解度の概念と溶解度の積を区別する必要があります。物質の溶解度は、別の物質を溶液に添加すると変化する可能性があり、溶解度積は溶液中の追加物質の存在には依存しません。これら 2 つの量は相互に関係しており、一方の量を知ることで他方の量を計算することができます。

溶解度の温度と圧力の依存性

水は私たちの生活の中で重要な役割を果たしています。多数の持っている物質大きな価値私たちにとって。したがって、水溶液に焦点を当てます。

溶解性ガスが上昇します 圧力の増加溶媒の上には気体が存在し、固体および液体物質の溶解度は圧力にほとんど依存しません。

ウィリアム・ヘンリーまず最初に結論に達したのは 一定温度で所定の体積の液体に溶解する気体の量は、その圧力に直接比例します。。このステートメントは次のように知られています ヘンリーの法則そしてそれは次の関係で表されます。

С = k・P,

ここで、C は液相中のガスの溶解度です。

P – 溶液上のガス圧力

k – ヘンリー定数

次の図は、いくつかのガスの水への溶解度曲線を示しています。 温度について溶液上の一定のガス圧力 (1 atm)

見てわかるように、ほとんどのイオン性化合物は温度の上昇とともに溶解度が増加するのとは対照的に、ガスの溶解度は温度の上昇とともに減少します。

溶解度に対する温度の影響溶解プロセス中に発生するエンタルピー変化に依存します。吸熱プロセス中、温度の上昇とともに溶解度も増加します。これは私たちがすでに知っていることから導き出されます : システムが平衡状態にある条件の 1 つ (濃度、圧力、温度) を変更すると、平衡はこの変化に対抗する反応の方向にシフトします。

部分的に溶解した物質と平衡にある溶液を扱っていると想像してみましょう。そして、このプロセスは吸熱的です。外部からの熱の吸収に伴い、次のようになります。

物質 + 溶媒 + 熱 = 溶液

によると ル・シャトリエの原理で 吸熱性のこのプロセスでは、平衡は入熱の減少に寄与する方向にシフトします。右の方へ。したがって、溶解度が増加します。プロセスの場合 発熱性の、その後、温度の上昇により溶解度が低下します。

イオン性化合物の溶解度の温度依存性

あることが知られている 液体中の液体の溶液。水とエチルアルコールのように、無制限に相互に溶解できるものもあれば、部分的にのみ溶解するものもあります。したがって、四塩化炭素を水に溶解しようとすると、2つの層が形成されます。上の層は四塩化炭素中の飽和水溶液であり、下の層は四塩化炭素中の飽和水溶液です。温度が上昇すると、一般にこのような液体の相互溶解度が増加します。これは、両方の液体が任意の割合で混合する臨界温度に達するまで発生します。液体の溶解度は実質的に圧力に依存しません。

これら 2 つの液体のいずれかに溶解できる物質が、混和しない 2 つの液体からなる混合物に導入されると、これらの液体間の分布は、それぞれの液体への溶解度に比例します。それらの。によると 分配法 2 つの非混和性溶媒に溶解できる物質が、溶質の総量に関係なく、一定温度でのこれらの溶媒中の濃度の比率が一定に保たれるように、それらの溶媒間に分配されます。

C 1 / C 2 = K、

ここで、C 1 と C 2 は 2 つの液体中の物質の濃度です。

K – 分配係数。

カテゴリー、

特定の溶媒によく溶ける物質もあれば、よく溶けない物質もあります。完全に不溶性の物質は存在しないと考えられています。すべての物質は、場合によっては非常に少量であっても溶解する可能性があります (たとえば、水中の水銀、水中のベンゼン)。

残念ながら、現在まで、対応する溶媒における物質の溶解度を予測および計算できる理論はありません。これは、溶液の成分間の相互作用が複雑で多様であること、および溶液 (特に濃縮されたもの) の一般理論が欠如していることによるものです。これに関して、物質の溶解度に関する必要なデータは通常、実験的に得られます。

物質の溶解能力は、ほとんどの場合定量的に特徴付けられます。 溶解度または 溶解係数 (S).

溶解度 (S) 特定の条件（温度、圧力）下で、溶媒 100 g に物質が最大何グラム溶解して飽和溶液を形成できるかを示します。

必要に応じて、別の量の溶媒（たとえば、1000 g、100 cm 3 、1000 cm 3 など）の溶解係数が決定されます。

溶解度に従って、すべての物質はその性質に応じて 3 つのグループに分類されます。1) 溶解性が高い。 2) わずかに溶ける。３）難溶性または不溶性。

第 1 グループの物質の溶解係数は 1 g (溶媒 100 g あたり) を超え、第 2 グループの物質は 0.01 ～ 1.0 g の範囲にあり、第 3 グループの物質は S< 0,01 г.

物質の溶解度は多くの要因の影響を受けます。主な要因は、溶媒と溶質の性質、温度、圧力、溶液中の他の物質 (特に電解質) の存在です。

物質の性質が溶解度に及ぼす影響

イオン結合または極性共有結合によって形成された物質は、分子が極性である溶媒に最もよく溶解することが実験的に確立されています。また、分子が無極性である溶媒では、弱極性または無極性の共有結合によって形成された物質がよく溶解します。別の方法では、この特定されたパターンは次のように定式化できます。 「似たものは似たものに溶ける。」

物質の溶解度は、溶媒分子との相互作用の強さと性質によって主に決まります。この相互作用が顕著であればあるほど、溶解度は大きくなり、その逆も同様です。

無極性分子と弱極性分子の間に作用する力は小さく、非特異的であることが知られています。定量的には、物質の種類に大きく依存しません。

同じ種類の無極性分子 A を無極性液体 B に導入すると、粒子 A と粒子 B の間の相互作用エネルギーは、粒子 A と粒子 A または粒子 B と粒子 B の間の相互作用エネルギーと大きく変わりません。したがって、同じ物質を任意の量で混合すると、高い確率で、さまざまな非極性液体が無限に混ざり合います (つまり、互いに溶解します)。

同じ理由で、分子結晶は通常、無極性液体によく溶けます。

分子 A と A、または B と B の相互作用エネルギーが A と B よりも大きい場合、各成分の同一分子は優先的に互いに結合し、互いの溶解度が低下します (表 6)。

溶媒の極性は、多くの場合、その誘電率 (ε) の値によって特徴づけられ、実験的に簡単に決定できます。それが大きいほど、物質の極性は高くなります。

表 6. 異なる極性の溶媒における KI の溶解度 (wt%)

ソリューションは、自然、科学、テクノロジーにおいて重要な役割を果たします。水は生命の根源であり、常に物質が溶けています。川や湖の淡水にはほとんど溶解物質が含まれていませんが、海水には約 3.5% の溶解塩分が含まれています。

原始の海（地球上に生命が誕生した当時）には、わずか 1% の溶解塩しか含まれていなかったと考えられています。

「生物が最初に発達したのはこの環境でした。彼らはこの溶液から、さらなる成長と発達に必要なイオンと分子を引き出しました...時間が経つにつれて、生物は発達し、変形したため、水生環境から出ることができました」そして陸に上がってから空に上がります。彼らは、重要なイオンと分子の供給を含む液体の形で水溶液を体内に蓄えることによって、これらの能力を獲得しました。」これらは、有名なアメリカの化学者でノーベル賞受賞者のライナス・ポーリングが溶液の役割を説明するために使用した言葉です自然の中で。私たち一人ひとりの内側、体のあらゆる細胞には、生命が誕生した場所である原初の海洋、つまり生命そのものを提供する水溶液の記憶があります。

どのような生物でも、血液の基礎を形成する動脈、静脈、毛細血管などの血管を通って異常な溶液が常に流れており、その中の塩の質量分率は一次海洋と同じ0.9％です。人間や動物の体内で起こる複雑な物理的および化学的プロセスも、溶液中で相互作用します。食物の消化プロセスは、栄養価の高い物質の溶液への移動に関連しています。天然の水溶液は土壌形成プロセスと植物の供給に直接関係しています栄養素。そのような技術的プロセス化学産業や他の多くの産業、たとえば肥料、金属、酸、紙の生産は溶液中で行われます。現代科学溶液の性質を研究します。解決策が何か調べてみましょう?

溶液が他の混合物と異なるのは、粒子がコンポーネントそれらはそれらの中に均一に位置しており、そのような混合物のどの微量でも組成は同じになります。

そのため、溶液は 2 つ以上の均質な部分からなる均質な混合物として理解されていました。このアイデアは溶液の物理理論から生まれました。

ヴァント・ホフ、アレニウス、オストワルドによって研究された溶液の物理理論の支持者は、溶解プロセスは拡散の結果であると信じていました。

D.I.メンデレーエフと化学理論の支持者は、溶解は溶質と水分子の化学的相互作用の結果であると信じていました。したがって、溶液を、溶質、溶媒、およびそれらの相互作用の生成物の粒子からなる均一系として定義する方がより正確です。

溶解した物質と水との化学的相互作用により、化合物、つまり水和物が形成されます。化学相互作用には通常、熱現象が伴います。たとえば、硫酸が水に溶解すると、溶液が沸騰するほどの膨大な熱が放出されます。そのため、酸は水に注がれ、その逆は起こりません。塩化ナトリウムや硝酸アンモニウムなどの物質の溶解には熱の吸収が伴います。

M.V. ロモノソフは、溶媒よりも低い温度で溶液が氷になることを証明しました。

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