溶解度は何ですか？

化学は面白くて複雑な科学です。 その用語と概念は日常生活の中で私たちに出くわします。そして、彼らが何を意味し、その意味が何であるかは、必ずしも直感的には分かりません。 そのような概念の1つは溶解性である。 この用語はソリューションの理論に広く使われており、日常生活の中では、これらのソリューションに囲まれているため、アプリケーションに出くわします。 しかし、それが意味する 物理現象 としてのこの概念の使用はそれほどではありません。 しかし、私たちの物語の主要部分に進む前に、Svante ArrheniusとWilhelm Ostwald が 電解解離の 理論を定式化した19世紀に移り ます。

歴史

溶液と溶解度の調査は物理学の解離理論から始まります。 それは理解するのが最も簡単ですが、あまりにも原始的で、瞬間にのみ現実と一致します。 この理論の本質は、溶解した物質が溶液に落ちて、イオンと呼ばれる荷電粒子に分解することです。 これらの粒子は、溶液の化学的性質およびその物理的特性のいくつか（導電率および沸点、溶融および結晶化を含む）を決定する。

しかしながら、溶液をシステムと見なすより複雑な理論が存在し、それらの粒子は互いに相互作用し、双極子に囲まれたいわゆる溶媒和物 - イオンを形成する。 双極子は全体として中性分子であり、その極は様々に荷電されている。 ダイポールは、最も頻繁に溶媒分子である。 解決策に入ると、溶解した物質はイオンに分解され、双極子は、それらに対して負荷された異なる端部によって一方のイオンに引き付けられ、反対側の端部によって他方のイオンに引っ張られる。 したがって、溶媒和物、すなわち他の中性分子の殻を有する分子が得られる。

さて、理論そのものの本質について少し話し、注意深く見てみましょう。

ソリューションの理論

このような粒子の形成は、古典的な解法理論では説明できないさまざまな現象を説明することができます。 例えば 、 溶解 反応の熱効果 。 アレニウス理論の立場から、ある物質を別の物質に溶解すると、熱を吸収して放出することができる理由については言い難い。 はい、結晶格子が破壊され、したがってエネルギーが消費され、溶液が冷却されるか、または 化学結合の 過剰なエネルギーのために崩壊の際に放出される 。 しかし、古典理論の立場からこれを説明することは不可能です。なぜなら、破壊のメカニズムは理解できないままであるからです。 そして、溶液の化学理論を適用すると、溶媒の分子が格子の空洞に詰まって、溶媒和シェルで互いにイオンを「遮蔽」するかのように、内部からそれを破壊することが明らかになります。

次のセクションでは、溶解度と、この一見単純で直感的な図形に関連するすべてを検討します。

溶解性の概念

溶解性は、特定の物質が特定の特定の溶媒にどれほど良好に溶解するかを示すことは、直感的には明らかである。 しかしながら、我々は物質の溶解の性質についてはほとんど知らない。 なぜ、例えば、チョークは水に溶けず、食塩は - それとは反対に？ 分子内の結合の強さだけです。 結合が強ければ、このために、これらの粒子はイオンに解離することができず、それによって結晶を破壊することになる。 したがって、それは不溶性のままである。

溶解度は、どの程度の溶解物質が溶媒和粒子の形態であるかを示す定量的な特性である。 その値は、溶解した物質および溶媒の性質に依存する。 異なる物質に対する水への溶解度は、分子内の原子間の結合に応じて異なる。 共有結合を有する物質は最も低い溶解度を有するが、イオン結合を有する物質は最も高い溶解度を有する。

しかし、どの溶解度が大きいか小さいかを常に理解することはできません。 したがって、次のセクションでは、さまざまな物質の水への溶解度について説明します。

比較

本来、多くの液体溶剤があります。 特定の条件に達すると、例えば、特定の集約状態になると、最後の物質として機能する代替物質がさらに存在する。 「溶存物質 - 溶媒」対の互いの溶解度に関するデータを収集すると、その組み合わせによって膨大な数が生じるため、永遠には十分ではないことが明らかになります。 したがって、地球上で普遍的な溶媒と標準物質は水であるということが起こりました。 彼らはそれが地球上で最も一般的なので、それをしました。

したがって、数百および数千の物質について水溶性の表を用意した。 私たちは皆それを見ましたが、より短く理解できるバージョンでした。 表のセルには、可溶性物質を示す文字が記されている。不溶性またはわずかに可溶性である。 しかし、化学について真剣に取り組んでいる人々のための、より狭く専門化されたテーブルがあります。 溶液1リットル当たりのグラム数での溶解度の正確な数値が示されている。

さて、溶解度という概念の理論に目を向ける。

溶解度の化学

どのように溶解プロセス自体が進行しているのか、私たちはすでに前のセクションを逆アセンブルしました。 しかし、例えば、これをすべて反応の形で書く方法はありますか？ ここではすべてがそれほど単純ではありません。 例えば、酸が溶解すると、水素イオンは水と相互作用して、ヒドロキソニウムイオンH ₃ O ⁺を形成する。 したがって、HClの場合、反応式は次のようになります。

HCl + H ₂ O = H ₃ O ⁺ + Cl ^-

塩の溶解度は、その構造に依存して、それらの化学反応によっても決定される。 後者の外観は、塩の構造およびその分子内の結合に依存する。

私たちは水への塩の溶解度をグラフィカルに書く方法を考え出しました。 今は実用化の時期です。

アプリケーション

この数量が必要な場合を列挙すれば、十分な時間はありません。 間接的には、任意の解の研究にとって非常に重要な他の量を計算するために使用することができます。 それがなければ、物質の正確な濃度、その活動を知ることができず、薬が人を治すか殺すかを評価することはできませんでした（実際には、大量の水でさえ生命にとって危険です）。

化学産業および科学的目的に加えて、溶解度の本質を理解することは、日常生活においても必要である。 結局のところ、物質の過飽和溶液などを調製する必要があることがあります。 例えば、子供の宿題のために塩結晶を得る必要がある。 水中での塩の溶解性を知ることで、容器内でどれくらい眠りに落ちる必要があるかを簡単に判断することができ、過多から沈殿して結晶を形成し始めます。

化学への簡単な移行を終える前に、溶解性に隣接するいくつかの概念について話しましょう。

他に何が面白いですか？

私たちの意見では、このセクションに到達したならば、溶解度は化学物質の奇妙なものではないことをすでに理解しているでしょう。 それは他の量の基礎です。 その中でも、濃度、活性、 解離定数、 pH。 これは完全なリストではありません。 あなたはこれらの言葉の少なくとも一つを聞いたに違いありません。 溶液の性質についてのこの知識がなくても、その研究は溶解性から始まり、もはや現代の化学と物理学を想像することはできません。 物理学はどういう意味ですか？ 物理学者は、解決策を扱い、導電率を測定し、他の特性を自分の必要に応じて使用することもあります。

結論

この記事では、溶解性などの化学概念について知っています。 これは、おそらく、私たちの大半が解説理論の深い本質を想像することはほとんどなく、その研究に詳しく没することを望んでいないため、非常に有益な情報でした。 いずれにせよ、あなたの脳を鍛え、新しいことを学ぶことは非常に便利です。 結局のところ、人は "勉強し、学び、再び勉強する"必要があります。