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飽和水溶液

一般小学生

まとめ

飽和水溶液
ある温度において、溶質が溶解度の限界まで溶けており、これ以上溶かすことができない状態の水溶液
  • 物質が溶媒に溶けることができる最大量(溶解度)まで溶けている状態を指す
  • 溶解度は温度や溶媒の種類によって決まっており、温度が変化すると飽和状態も変化する
  • 飽和状態を超えて溶けきれなくなった溶質は、固体(結晶)として析出する

解説

水溶液に溶ける溶質の最大量である「溶解度」は、物質の種類と温度によって固有の値を持ちます。一般に、固体の物質は温度が高くなるほど溶解度が増加しますが、その変化の度合いは物質によって大きく異なります。例えば、硝酸カリウムやホウ酸は温度上昇に伴い溶解度が急激に上がりますが、食塩(塩化ナトリウム)は温度が変化しても溶解度がほとんど変わりません。

飽和状態にある水溶液から溶質を再び固体として取り出す操作を「再結晶」と呼びます。再結晶には、物質の性質に合わせて主に2つの方法が使い分けられます。

方法 適した物質 仕組み
冷却法 ホウ酸、硝酸カリウム 温度を下げて溶解度を小さくし、溶けきれなくなった分を出す
蒸発法 食塩(塩化ナトリウム) 水を蒸発させて溶媒の量を減らし、溶けきれなくなった分を出す
コラム

気体の溶解度は固体とは逆の性質を持ち、温度が上がると減少し、圧力が上がると増加します。また、水溶液の濃さを表す「質量パーセント濃度」は、溶質の質量を溶液全体の質量(溶媒+溶質)で割って100をかけることで算出されます。溶解の過程では、溶かす前と後で全体の重さが変わらない「質量保存の法則」が成り立ちます。結晶の形も物質ごとに決まっており、食塩は立方体、ホウ酸は薄い板状、硫酸銅は青色の平行四辺形といった特徴的な形状を示します。

小学生のみなさんへ

水に物をとかすとき、いくらでもとけるわけではありません。ある決まった量の水に、これ以上とけないくらいたくさん物がとけている状態の液を「飽和水溶液ほうわすいようえき」といいます。

物によって、水にとけることができる最大の量(溶解度ようかいど)は決まっています。多くの物は、水の温度を上げるとたくさんとけるようになりますが、食塩のように温度を上げてもとける量があまり変わらない物もあります。

とけきれなくなった物が、再び固まって出てくることを「析出せきしゅつ」といいます。これを利用して、水に混ざっている物を取り出すことができます。

ルラスタコラム

炭酸飲料の中には、二酸化炭素という気体がとけています。気体は温度が低いほど水によくとけるので、冷やしておくとシュワシュワが長持ちするんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 飽和水溶液とはどのような状態の水溶液のことですか。
ある温度において、溶質が溶解度の限界まで溶けており、これ以上溶かすことができない状態の水溶液のことです。
【応用】 硝酸カリウムの飽和水溶液を冷却すると、結晶が出てくるのはなぜですか。
硝酸カリウムは温度が下がると溶解度が急激に小さくなる性質を持つため、温度を下げることで溶けきれなくなった分が固体(結晶)として現れるからです。
【実践】 食塩の飽和水溶液から食塩の結晶を取り出す際、冷却よりも「水を蒸発させる方法」が適しているのはなぜですか。
食塩は温度による溶解度の変化が非常に小さいため、温度を下げるだけではほとんど結晶が出てきません。そのため、水を蒸発させて溶媒の量を減らすことで強制的に溶けきれない状態を作る必要があります。

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