溶解度

質問

実験中にふと思ったんですが、２つの物質が溶解する場合解ける割合は溶解度の高い方が先に溶媒に溶け込んで低い方が後に溶け込むのでしょうか？例えば食塩5gと塩化リチウム5gがあってそれに10mlの水（20℃）を加えたとします。その水溶液が飽和状態の時、飽和状態の水溶液中に溶け込んでいる食塩と塩化リチウムの割合はどうなってるのでしょうか？溶解度の高い塩化リチウムが多く溶け込んでるのでしょうが、何対何の割合になるんでしょうか？

回答No.2

sgomu · ベストアンサー

[Na+][Cl-] <= Cn
[Li+][Cl-] <= Cl
(Cn,Clは溶解度積の定数)
NaCl x(mol)；　LiCl y(mol)とすると
x(x+y) <= Cn
y(x+y) <= Cl
もしNaClとLiClの両方とも過剰量あるのであれば、溶けている量の比は物質量比でCn:Cl、つまり溶解度積の比になります。
今回の場合はこれに相当します。
両方が過剰量というわけではない場合、2つの不等式を同時に満たす最大の量が溶けます。

このような現象を利用して、たとえば不純物を含むNaClを飽和に近い量溶かし、そこにある程度濃いNaOH水溶液を入れてNaClを沈殿させ、もとよりきれいなNaClを得ることもできます。
もとのNaClに入っていた不純物は溶液中に溶けています。

食塩と砂糖のような全く関係ないものどうしは、同時にそれぞれの飽和量まで溶かせることになっています。

補足

分かりやすい回答ありがとうございました。補足させてもらってもいいですか？最後の２文についてですが食塩と砂糖を一緒に溶かしていくとそれぞれの溶解度の量だけ溶けるということですか？

回答No.5

sgomu

w-palaceさんのおっしゃることは難しすぎて私には全く理解できませんのでコメントいたしかねます。

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/moritake/rika/5/tokekata10.htm

回答No.4

noname#62864

No.1の補足です。
共通イオン効果がない場合には、No.3の食塩と砂糖の例の場合と同様に、それぞれの溶解度の分だけ溶かせることになります。
ただし、これらは本来は希薄溶液の場合にのみ理論に近い結果になります。
濃厚溶液の場合には、理論からかなりずれてくる可能性があります。

たとえば、ということで、No.3のご回答に関する異論ですが、飽和食塩水では大量のイオンが溶けており、イオン強度が高くなっていますので、非イオン性の砂糖の溶解度はかなり低下すると思います。しかし、確かめたわけではありませんので、私が間違っているかもしれません。

お礼

的確な回答ありがとうございました。とても勉強になりました。

回答No.3

sgomu

食塩と砂糖のような場合は、食塩だけのときに溶ける量と砂糖だけのときに溶ける量を同時に溶かせるということです。
ものすごく厳密に測定したり、2種類ではなくたくさんの物質を溶かそうとしたりすれば少しは溶解度が変わるのでしょうが、食塩と砂糖程度であれば独立に溶かせると考えてほぼ間違いありません。

お礼

とても勉強になりました。ありがとうございます。今度実際に試してみたいと思います。

回答No.1

noname#62864

食塩などのイオン性の物質を水に対する溶解度を議論する場合には、「溶解度積」と考えます。
すなわち、食塩の場合であれば、Cl-の濃度と、Na+の濃度の積が食塩の溶解度積であり、それが一定になるということです。
その際に、「共通イオン効果」というのを考える必要があります。すあわちCl-イオンはLiClからも発生するわけですから、LiClを加えるとCl-の濃度が増加しますので、溶解度積を一定に保つためにはNa+が減少する必要があります。
結果的にNaClの溶解度は減少することになります。

正確な値はわかりませんが、NaClの溶解度積は約2.5mol^2/l^2で、LiClは約4.4mol^2/l^2程度だと思われます。
NaClの濃度をx mol/lとし、LiClの濃度をy mol/lとすれば、Cl-の濃度はx+yとなります。
あとは、x(x+y)=2.5, y(x+y)=4.4　を解けばよいことになります。
すなわち、飽和溶液ではx:y=2.5:4.4となります。
これを重さに直すと、NaCl:LiCl=44:56
すなわち、LiClの方が少し多くなるという結果になります。

ただし、この場合溶液の濃度がかなり高い上に、NaClやLiClが溶けることによる溶液の体積変化も無視していますので、結果については保証しかねます。

補足

分かりやすい回答ありがとうございました。もし、炭酸リチウムと食塩のように共通イオン効果がない場合、溶ける割合はどうなるのでしょうか？