溶解度と再結晶
溶解度は固体・気体がどれだけ溶けるかを示します。温度依存性を利用した精製法が再結晶です。
基本知識
固体の溶解度は水100 gに溶ける溶質の最大質量 [g/100g水]。多くの塩(KNO3, NaNO3)は温度↑で溶解度↑。例外的にNaClは温度依存性が小さく、Ce2(SO4)3は温度↑で減少します。気体の溶解度はヘンリーの法則に従い、温度↓・分圧↑で増加。一定温度では溶解する気体のmol(質量)は分圧に比例しますが、その分圧での体積は分圧によらず一定です。
📘 重要用語・公式
飽和溶液（その温度で溶けるだけ溶けた溶液）
溶解度（水100 gに溶ける溶質の最大質量）
過飽和（飽和を超えた準安定状態）
ヘンリーの法則（気体の溶解量 ∝ 分圧）
再結晶（高温で溶かし冷却して析出させる精製法）
水和水（結晶中の水。CuSO4·5H2O 等）
飽和溶液（その温度で溶けるだけ溶けた溶液）
溶解度（水100 gに溶ける溶質の最大質量）
過飽和（飽和を超えた準安定状態）
ヘンリーの法則（気体の溶解量 ∝ 分圧）
再結晶（高温で溶かし冷却して析出させる精製法）
水和水（結晶中の水。CuSO4·5H2O 等）
深掘り (原理・応用)
再結晶は溶解度差を利用した古典的精製法。KNO3は10℃で22 g, 60℃で110 gと約5倍の差があり再結晶に適します。水和水を含む結晶(CuSO4·5H2O)では、水和水分を溶媒水に加算し、無水物換算で計算する点が頻出ミスです。炭酸飲料は高圧でCO2を溶かしたものでヘンリーの法則の身近な例です。
💡 ポイント
- 固体の溶解度: 温度↑で大体増加
- 気体の溶解度: 温度↓・圧力↑で増加
- ヘンリーの法則: 溶解mol ∝ 分圧
- 同温・その分圧の体積は不変
- 再結晶=溶解度差の利用
- 水和水を含む結晶は要注意
- 過飽和は準安定で刺激で結晶化
注意点 (混同しやすい・頻出ミス)
① 溶解度は「水100 g」基準(溶液100 gではない)。② ヘンリーの法則のmolは分圧に比例、体積(その分圧で)は不変。③ 水和水は溶媒水に含めて計算。④ 過飽和は準安定。
練習
- 60℃の水100 gに溶けたKNO3飽和液(110 g/100g水)を10℃(22 g/100g水)に冷却したとき、析出量は何 g か。
- CuSO4·5H2O 25 g を水75 gに溶かしたときCuSO4の質量%濃度を求めよ(M(CuSO4)=160, M(H2O)=18)。
- 0℃, 1.0×105 Paで水1 LにO2が50 mL(STP換算)溶ける。同温で分圧2.0×105 Paのとき、水1 Lに溶けるO2のSTP換算体積を求めよ。