10.7: 溶解度平衡

第5章では、水に「溶けない」固体ができて、溶液から沈殿する反応の一群について学びました。 これらの「沈殿反応」では、1つのイオン塩が「不溶性」として、反応を生成物の形成に向かわせると説明した。 塩化銀はその典型的な例である。 硝酸銀(ほとんどすべての硝酸塩は水に「溶ける」)と塩化ナトリウムを混ぜると、塩化銀の白い沈殿が大量にでき、硝酸銀は「溶けない」とされました。

それでも、塩化銀沈殿の上から透明溶液を取って化学分析すれば、ナトリウムイオン、硝酸イオン、そして微量の塩化イオンと銀イオンが存在するはずです。 銀イオンと塩化物イオンの濃度は約1.67×10-5Mとなり、我々が通常扱う濃度よりはるかに低くなるため、塩化銀は「水に溶けない」と言われているのです。 もちろん、そんなことはない。 溶解度とは、固体表面にイオンが再付着するのと同時に、固体表面からイオンが離脱して溶液化する平衡のことである。 塩化銀の場合、平衡式は次のように書けます:

AgCl(s) + H2O(l)⇄ Ag+(aq) + Cl-(aq)

この溶解度反応の平衡定数の式を書くためには、第10章で述べたルールを思い出す必要があります。2で述べたルールを思い出す必要がある。ルール4は、”固体や液体、溶媒として存在する反応物や生成物は、すべて活性値が1なので、平衡式の値には影響しない “というものである。 塩化銀は固体であり、水は溶媒であるから、平衡定数の式は単純に,

Note that we have denoted the equilibrium constant as Ksp, where “sp” refers the solubility equilibrium, or “solubility product” (the product of the concentrations of the Ion)。 塩化銀のKspの値は、先に引用した分析データから計算できる。固体の塩化銀の水溶液は、25℃において銀と塩化物イオンの濃度が1.67×10-5Mである。 銀イオンと塩化物イオンの濃度はともに1.67×10-5Mなので、この条件下でのKspの値は次のようになるはずです。

Cache=(1.67times 10^{-5})^{2}=2.79times 10^{-10}]

これは、塩化ナトリウムに対するKspが29程度と考えると非常に小さい!

ヨウ化鉛のような塩の場合、化学分析では飽和溶液中の鉛濃度(温度、圧力など特定の条件下での最大平衡溶解度)は約1.30 × 10-3 Mです。ヨウ化鉛(II)のKspを計算するには、まず化学式を書き、Kspの平衡式を書いてからイオン濃度を簡単に代入しなければなりません。 このとき、鉛イオン1個に対してヨウ化物イオンが2個あるので、鉛(II)とヨウ化物の濃度はそれぞれ1.30 × 10-3 M、2.60 × 10-3 Mであることを思い出してください。

PbI2(s) ⇄ Pb2+(aq) + 2 I-(aq)

Threshold=(1.30Times 10^{-3})(2.60Times 10^{-3})^{2}=8.1Times 10^{{2}となり、PbI2(s)の濃度は1.30Times 10^{3}となります。79times 10^{-9}]

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