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飽和水溶液

一般小学生

まとめ

  • ある温度において、溶質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を指す。
  • 物質が溶ける限度量溶解度)は温度や溶媒の量によって決まり、一般に固体の溶解度は温度の上昇とともに大きくなる。
  • 飽和状態から温度を下げたり溶媒を蒸発させたりすることで、溶けきれなくなった溶質を「結晶」として取り出すことができる。

解説

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。これをグラフ化したものが溶解度曲線です。多くの固体物質は、温度が高くなるほど溶解度が増加しますが、食塩(塩化ナトリウム)のように温度による変化が極めて小さいものや、水酸化カルシウムのように温度が上がると逆に溶けにくくなる例外も存在します。

飽和水溶液から溶質を取り出す操作を「再結晶」と呼びます。ホウ酸硝酸カリウムのように温度による溶解度の差が大きい物質は、高温の飽和水溶液を冷却することで効率よく結晶を析出させることができます。一方、食塩のように温度変化の影響が少ない物質の場合は、加熱して水を蒸発させる手法が一般的です。また、気体の溶解度は固体とは対照的で、温度が上がると減少、圧力が上がると増加するという性質があります。

コラム

結晶の形状は物質ごとに特有で、硫酸銅は青色の平行四辺形、ホウ酸は薄い板状、食塩は立方体、硝酸カリウムは針状の形をしています。これらの性質を利用した物質の分離・精製は、化学実験の基礎となります。また、日本初の女性化学者である黒田チカは、天然色素の研究において、こうした再結晶などの手法を駆使して物質の構造決定に大きく貢献しました。

小学生のみなさんへ

水に物を溶かすとき、いくらでも溶けるわけではありません。ある決まった量の水に、これ以上は溶けないというギリギリの量まで物が溶けている状態のことを「飽和水溶液ほうわすいようえき」といいます。

水に溶ける限界の量は、水の温度によって変わります。多くの物は、水の温度が高くなると溶ける量が増えます。例えば、お湯にはたくさん溶けたホウ酸も、水を冷やしていくと溶けきれなくなって、キラキラした「結晶けっしょう」となって出てきます。これを「再結晶さいけっしょう」と呼びます。

一方で、食塩のように温度を変えても溶ける量がほとんど変わらない物もあります。このような場合は、水を蒸発じょうはつさせて(飛ばして)中身を取り出します。物の種類によって、取り出し方が違うのがおもしろいところですね。

ルラスタコラム

結晶の形を観察してみよう!食塩はサイコロのようなきれいな四角い形をしていますが、ホウ酸はうすい板のような形をしています。顕微鏡虫めがねでのぞくと、まるで宝石のような美しい世界が広がっていますよ。

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