高校化学での質問

質問

無機の分野の分離を勉強してて２つの疑問がうまれたのでお力をください。

(1)資料を見ているとカルシウムはイオン分離のさい、炭酸カルシウムとしてしか沈殿をつくらないとかいてあります。カルシウムに限ったことではないのですが沈殿というのはどういった場合にできるのですか？また、どういった場合には溶解できるのですか、

(2)もうひとつは、硫化水素で得られる沈殿についてです。
硫化水素を入れる溶液の酸性、塩基性に影響するようですが、水溶液の性質がどう関係しているのですか？
また(1)とかぶっているかもしれませんが、塩基性溶液内では硫化物の沈殿ができるが、酸性溶液ではできないといったものもみられます、こちらの理由もお願いします。

回答No.3

noname#62864 · ベストアンサー

(1)に関しては、水に溶けている状態（イオンに分かれている状態）と固体の状態（イオン結晶の状態）のどちらが安定化ということになります。水溶液の状態では、陰イオンと水、あるいは陽イオンと水との相互作用ということになりますので、イオンの違いによる差は比較的小さく、単純な作用と言えるでしょう。
しかし、固体の状態では、陽イオンと陰イオンの比とか、大きさ、形、結晶状態での原子の詰まり方などの種々の要因が関与してきますので、非常に複雑です。したがって、現実問題としては、溶解度の大きさは覚えてしまうしかないでしょう。
数値としては、No.2のご回答であげられています、「溶解度積」によって表されます。
こうした、沈澱が溶ける場合としては、炭酸塩などであれば、強酸を加えることによって弱酸である炭酸を二酸化炭素ガスとして追い出すことができる場合があり、その場合には沈澱を溶かすことも可能です。
また、別の物質を加えて、「錯イオン」を形成させて溶かすことができる場合もあります。

(2)に関しては、No.1およびNo.2のご説明も重要なことだとは思いますが、(1)で述べたような、それぞれの硫化物の固体の安定性のようなものも無視できないと思います。

お礼

とても詳しく有難うございます、おかげさまで納得することができました

回答No.2

shkwta

(1)水溶液中にあるいくつかの陽イオンと陰イオンの全部の組み合わせを考えたとき、その中で、「溶解度の小さい物質を作る組み合わせ」があればその物質が沈殿します。
　普通は、溶解度積という定数を考えて、水溶液中のイオンのモル濃度の積が溶解度積を超えると沈殿が生じると考えます。

(2)電離平衡で、
H2S ⇔ H^+ ＋ HS^- ⇔ 2H^+ ＋ S^2-
上の式で、酸性なら平衡は左に移動し、塩基性なら平衡は右に移動します。
つまり、pHを変えることによって、S^2- の濃度を変えることができます。硫化物の溶解度が非常に小さくて、 S^2-　の濃度が小さくても沈殿する場合は、酸性で沈殿ができます。溶解度があまり小さくない場合は、塩基性にして S^2- の濃度が大きくなったときに沈殿します。

回答No.1

パんだ パンだ（@Josquin）

(1) 大まかに言うと
・イオン間のクーロン力が大きいと沈殿しやすい。
・イオンの水和（イオンに水分子がくっつくこと）による安定化が大きいと沈殿しにくい。
だと思います。

(2) 硫化物は、S2- によって沈殿します。
H2S ⇔ H+ + HS-
HS- ⇔ H+ + S2-
の平衡がありますが、酸性だとH+が多いため、平衡が左に傾き、S2-が少なくなりますので、沈殿しにくくなります。アルカリ性だとH+が少ないため、平衡が右に傾き、S2-が多くなりますので、沈殿しやすくなります。