化学ポテンシャルを用いた溶液の飽和の説明

質問

大学の化学をもう一度勉強しようとしているところです。

食塩が水に溶ける説明として、溶解する際の吸熱より溶解のエントロピー変化（と温度の積）の方が大きいから、と言うものを見るのですが、これでは飽和を説明できません。
おそらく上は希薄溶液の場合だと思うのですが、濃度が上がるにつれ上の関係はどのように変化して行くのでしょうか。
何か項が追加されるのでしょうか、それとも溶解のエントロピーの変化量が変わるのでしょうか。その理論的な式はありますか。

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

溶解は必ず溶媒和を伴う．溶媒和は，溶媒分子にしてみれば溶質に捕まってしまうことなので，エントロピー減少を伴う．
つまり高濃度にとかそうと思うと，溶質のエントロピー増大と同時に溶媒のエントロピー減少がおこり，これも含めて考えないといかんわけだ．
また溶媒和に使われた溶媒分子は溶質の一部と化すので，もはや溶媒としては作用しない．つまり溶媒和に使える分子がなくなった時点で，溶解力はなくなるともいえる．
まあ溶媒和熱とかいろいろあるから，具体的な飽和濃度を説明し切るのは難しいが，ざっくりいえばそういうこと．

お礼

ありがとうございます。
なんとなくイメージできました。

回答No.1

c80s3xxx

溶解は，溶質にとってはエントロピー増大ですが，溶媒にとってはエントロピー減少過程．なので，濃くなってきたら溶媒の方も考えないとだめ．
もちろん，化学ポテンシャルで考えるも可．
溶解度が低いときは，飽和溶液は溶解度積で考えればOKで，この場合は溶媒のことを考えない(状態はほとんど変わらないとみなす)．溶け出るイオンと固体の標準化学ポテンシャルが溶解度積(というか，この平衡の平衡定数)を決める．
塩化ナトリウムとかは溶媒も入れる必要がある．溶媒の活量も考える必要があるってこと．

補足

回答ありがとうございます。

溶媒にとってはエントロピー減少、という部分がわかりません
感覚的には溶質、溶媒両方にとってモル量0.5:0.5がもっともエントロピーが大きいのではないかと思います。つまり溶解度ゼロから溶かし始める過程では両方のエントロピーは減少し、0.5:0.5に向かってその減少率も減っていくのではないか、と。