銅について

質問

水酸化銅(II)の沈殿に過剰のアンモニア水を加えると沈殿が溶けて深青色の水溶液(テトラアンミン銅(II)イオン)にとなる。
とありますが、

沈殿が溶けて

とはどういうことなのでしょうか？
なぜ溶けたんですか？
そして、なぜ水酸化ナトリウムを過剰に加えたのでは沈殿は溶けないのでしょうか？

教えてください。。

回答No.1

htms42

テトラアンミン銅(II)イオンは銅アンモニア錯イオンとも呼ばれています。錯イオンというのは複合イオンと考えてもいいでしょう。
銅イオンＣｕ^(2+)の周りに中性のＮＨ３分子が4つついています。
Ｃｕ^(2+)と比べると電荷は同じですがサイズが大きくなっています。水酸化銅(II)が水に溶けなかった理由は正負のイオン間の静電引力が大きかったからです。イオン間の距離が大きくなると引力が弱くなりますから極性のある水に溶けやすくなります。
水酸化ナトリウムを過剰に加えて溶ける物質の場合もＯＨ－がくっついた錯イオンができると考えてイオンの電荷、イオン間の距離がどのように変わるかで判断できます。
Ａｌ(ＯＨ)3はＡｌ^(3+)とＯＨ－の結合です。正イオンは電荷が大きくてイオン半径が小さいです。水酸化ナトリウムを過剰に加えるとＮａ^(+)とＡｌ(ＯＨ)４^(-)の複合イオンとの結合に変わります。負イオンは大きくなって電荷は－１です。引力は弱くなります。（ＡｌＯ２^(-)イオンができると考えても同じです。）
Ｃｕ^(2+)の場合、ＯＨ－との複合イオンが出来ると水に溶ける事になりますがその性質があまり強くありません。
（教科書には硫酸銅の水溶液に水酸化ナトリウムを加えると水酸化銅の青白色の沈殿がでると書かれています。でも普通、実験で使う水酸化ナトリウム水溶液（２ｍｏｌ／Ｌ程度）でやると濃い青の混ざったどろっとした沈殿がでます。青白色の沈殿を得るためにはかなり薄い目（０．１ｍｏｌ／Ｌ程度以下）の水酸化ナトリウムを使う必要があります。どろっとした沈殿はいくらかＯＨ－のついた複合イオンができている事によるものです。ＣｕＯ２^(2-)が出来ると書いてある本もあります。）

※イオン結合性物質であって水に溶けないものは静電引力による結合が強くて水の極性だけではバラバラにすることが出来ない物質だと考えられます。
分子性物質で水に溶けない物質の場合、
・分子量があまり大きくなければ極性がなくて水がくっついていく手がかりがない物質です。
・極性があっても分子が大きくなれば分子間力が強くなりすぎて水の極性だけでは引き離すことが出来ないということが起こります。（糖類は水によく溶けますがブドウ糖のたくさんつながったセルロースは水に溶けません。）

※以前イオン性液体というのをどなたかが紹介されていました。
これは
・イオンのサイズを大きくする
・電荷が表面近くに来ないようにする（どの方向から近づいても電荷との距離が小さくならないようにする）
ということで静電引力を小さくすることによって常温で液体になっているイオン結合性物質です。