何で食塩だけ溶ける量が増えないのですか？

質問

こんにちは。
アルバイトで小学生を教えています。
先日、「シュウ酸やミョウバンは温度を上げると溶ける量がぐっと増えるけど、食塩はあまり溶けないでグラフが横ばいになるよね」という話をしたのですが、そういえば何故食塩だけああいう性質を示すのでしょう？
周りの人に聞いても「分からない」「昔やったけど忘れた」という感じでわかりませんし、どういった本で調べればいいのかもぴんときません。大学の図書館で水和で調べればでてくるんじゃないか、という意見を聞いたのですが・・・色々な本があって途方にくれてしまいました。
もしこの理由が分かる方、理由を覚えていなくてもこんな本に載ってたような・・・という記憶がある方、いらっしゃいましたら教えてください。お願いします。

回答No.4

shkwta · ベストアンサー

溶解するときに発熱する物質(ΔH<0)→温度が高いほど溶解度が小さい
溶解するときに吸熱する物質(ΔH>0)→温度が高いほど溶解度が大きい

というように単純にいかない理由について説明してあるページがありました。水酸化ナトリウムは水に溶かすと発熱するのに、なぜ温度が高いほど溶解度が大きいのか、という理由です。
http://members.aol.com/youchanx/lechatelier.files/naoh.htm

では、塩化ナトリウムの場合も同じようなことが起きるのか、ということで探してみると
http://www.phasediagram.dk/binary/sodium_chloride.htm
溶解度曲線としてみる場合は、横軸と縦軸をひっくり返してください。これによると、0.1℃以下では飽和水溶液が二水和物NaCl・2H2Oの結晶と平衡にあるが、0.1℃以上では無水物の結晶と平衡しているそうです。
NaCl・2H2Oは温度が上がると溶解度が増加しますが、NaClは温度が上がっても溶解度があまり変わりませんので、0.1℃で溶解度曲線が折れ曲がることになります。

そこで、0.1℃以上の場合は、結晶に水和水が無いため、「塩化ナトリウムの溶解熱は小さいので、温度によって溶解度があまり変わらない」という説明が正しいことになります。

他の例では、無水塩化アルミニウムは水に溶かすと激しく発熱しますが、飽和水溶液中で平衡にある結晶は六水和物なので、溶解度は温度によってあまり変わりません。「無水物→六水和物」の変化は大きな発熱だが、「六水和物→溶液」の溶解熱は小さいのでしょう。

硫酸ナトリウムは32.4℃以下で十水和物（温度が高いほど溶解度が大きい）、32.4℃以上で無水物（温度が高いほど溶解度が小さい）になり、32.4℃で溶解度曲線が折れ曲がります。

お礼

ということは教科書のように単純にはいかないのですね。
今日、理論化学の平衡について書かれている本で調べてみました。発熱量と平衡が関係している項目をみて納得できました。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#160321

>>シュウ酸やミョウバンは温度を上げると溶ける量がぐっと増えるけど
シュウ酸やミョウバンが例外なんです。化学便覧で100以上の塩の溶解度温度依存性を調べてみました。(ちなみに化学便覧・基礎編・第2分冊、「溶解度」「無機塩の水に対する溶解度」の表）１０℃から８０℃まで振っても２倍になるのはごく一部、ほとんどが２０％ぐらいしか増えません。
NaCl(無水物)の溶解度（質量%：つまり溶液１００g中に含まれるNaClのグラム数）
10℃：26.31、20℃：26.38、30℃：26.50、40℃：26.65、50℃：26.83、60℃：27.05、80℃：27.54、100℃：28.2　ほとんど変化無い(--;
大きく変わる例：硝酸カリウム(同じく質量%）
10℃：18.0、20℃：24.0、30℃：31.3、40℃：39.0、50℃：46.0、60℃：52.2、80℃：62.8、100℃：71.0
逆に減る例もあるだろうと思って調べたのですが見つからない。「溶解のエンタルピー(Δ_solnH)が正負で変わるはずだ」と甘い考えで調べたのですが、大はずれ、全くと言って良いほど関連が見えてこない。
たった一つ温度が上がると減った例は炭酸ナトリウム、しかしこれって測定条件が1気圧の二酸化炭素との平衡下での測定なので、温度が上がれば二酸化炭素の水中濃度が下がり、溶けている炭酸ナトリウムは炭酸と平衡状態にあるので溶けなくなるに決まっている。(--;

お礼

ミョウバンとかの方がが例外なんですね。思いもよりませんでした＾＾；
減る例というのも意外でした。

回答No.2

burntsienna

塩の溶解はイオンの水和によるものなので、無機化学関係の本に載ってるかと思います。
　手元にあった無機の本で調べてみたのですが、イオン結晶の溶解度は、主に格子エンタルピー（結晶格子破壊のエンタルピー）と水和エンタルピー（水和によるエンタルピー）の和によって決まるようです。
　NaClの格子エンタルピーは786kJ/mol,水和エンタルピーは783kJ/molであるため、3kJ/mol（実測値は3.9kJ/mol）の吸熱と言うことです。
　温度依存については書いてなかったのでこの程度しかわかりませんでしたが、他の文献等で調べる際の参考になればと思います。

回答No.1

yasoho

小学校のテキスト等をみてみましたが、「物の解け方はそれぞれ違う」というところまでの言及で終わっているみたいです。

http://edu.chemistry.or.jp/teibanjikken/Jr_high/Jr_0601.htm

塩化ナトリウム結晶には、一般に食塩の主成分として知られている無水物(NaCl)と0℃(273K)以下の低温で飽和水溶液と共存する二水和物(NaCl・2H2O)の二種が存在するらしいです。

参考URL：

http://www.ritsumei.ac.jp/acd/re/k-rsc/krc/nenkan2000/32b.html#5