Ksp 化学: 溶解度定数の完全ガイド
化学を勉強していますが、溶解度積定数についてよく理解していませんか、またはもっと詳しく知りたいですか? $K_s_p$ からモル溶解度を計算する方法がわかりませんか? 溶解度定数、つまり $K_s_p$ は、特に溶解度方程式を使用したり、さまざまな溶質の溶解度を分析したりする場合に、化学の重要な部分です。 $K_s_p$ をしっかりと理解すると、これらの質問に答えるのがはるかに簡単になります。
この $K_s_p$ 化学ガイドでは、$K_s_p$ 化学の定義、その解決方法 (例付き)、それに影響を与える要因、およびそれがなぜ重要なのかについて説明します。このガイドの最後には、溶解度定数値を簡単に見つけられるように、物質の長いリストの $K_s_p$ 値を記載した表もあります。
$K_s_p$ とは何ですか?
$K_s_p$ は、溶解度定数または溶解度積として知られています。 固体物質が液体/水溶液に溶解するときの方程式に使用される平衡定数です。念のため言っておきますが、溶質 (溶解しているもの) が 100 ml の水に 1 グラム以上完全に溶解できる場合、その溶質は可溶性であるとみなされます。
$K_s_p$ は、次のような溶質にのみ使用されます。 わずかに溶け、溶液に完全には溶解しません。 （溶質とは、 不溶性 $K_s_p$ は、溶液に溶ける溶質の量を表します。
$K_s_p$ の値は溶質によって異なります。 物質の溶解性が高いほど、その $K_s_p$ 化学値は高くなります。 $K_s_p$ 単位とは何ですか?実は単位が無いんです！ $K_s_p$ 値には単位がありません。 反応物と生成物のモル濃度は式ごとに異なります。これは、$K_s_p$ 単位が問題ごとに異なり、解決が困難になることを意味するため、化学者は一般に、問題を簡単にするために $K_s_p$ 単位を完全に削除します。なんて素敵な人達でしょう！
$K_s_p$ はどのように計算しますか?
このセクションでは、$K_s_p$ の化学式を記述する方法と、$K_s_p$ の値を解く方法を説明します。 ほとんどの化学の授業では、$K_s_p$ の値を解く必要はほとんどありません。ほとんどの場合、式を書き出すか、$K_s_p$ 値を使用して問題を解決します。 溶解度 (その方法については、「$K_s_p$ が重要な理由」セクションで説明します)。
$K_s_p$ 式の作成
以下は溶解度積方程式であり、その後に 4 つの $K_s_p$ 化学問題が続きます。 $K_s_p$ 式を書き出す方法がわかります。
反応 $A_aB_b$(s) ⇌ $aA^b^{+}$(aq) + $bB^a^{-}$ (aq) の場合
溶解度の式は $K_s_p$= $[A^b^{+}]^a$ $[B^a^{-}]^b$ です
最初の方程式は解離方程式として知られ、2 番目の方程式は平衡 $K_s_p$ 式です。
これらの方程式の場合:
- あ そして B さまざまなイオンと固体を表します。これらの方程式では、「積」とも呼ばれます。
- ある そして b 方程式のバランスをとるために使用される係数を表します
- (aq) と (s) は、製品がどの状態にあるかを示します (それぞれ水性または固体)。
- 括弧はモル濃度を表します。したがって、[AgCl] は AgCl のモル濃度を表します。
$K_s_p$ 式を正しく記述するには、化学名、多原子イオン、および各イオンに関連付けられた電荷についての十分な知識が必要です。 また、これらの方程式で注意すべき重要な点は、各濃度 (角括弧で表されます) が、平衡 $K_s_p$ 式の係数でべき乗されていることです。
いくつかの例を見てみましょう。
例1
$PbBr_2$(s) ⇌ $Pb^2^{+}$ (aq) + $2Br^{￣}$ (aq)
$K_s_p$= $[Pb^2^{+}]$ $[Br￣]^2$
この問題では、 $K_s_p$ 方程式の Br を二乗することを忘れないでください。 これは、解離方程式の係数 2 のために行われます。
例 2
CuS(s) ⇌ $Cu^{+}$ (aq) + S￣(aq)
$K_s_p$= [$Cu^{+}$] [S￣]
例 3
$Ag_2CrO_4$ (s) ⇌ 2$Ag^{+}$ (aq) + $CrO_4^2^{-}$ (aq)
$K_s_p$= $[Ag^{+}]^2$ [$CrO_4^2$]
例 4
$Cu_3$ $(PO_4)^2$ (s) ⇌ $3Cu^2^{+}$ (aq) + $2PO_4^3^{￣}$ (aq)
$K_s_p$ = $[Cu^2^{+}]^3$ [$PO_4^3^￣$]$^2$
溶解度を使用して $K_s_p$ を解く
$K_s_p$ の値を計算するには、モル溶解度の値を持っているか、モル溶解度の値を見つけることができる必要があります。
質問: AgBr (臭化銀) のモル溶解度が 5.71 x $10^{￣}^7$ モル/リットルであるとして、その $K_s_p$ を求めてください。
まず、2 つの方程式を書き出す必要があります。
AgBr(s) ⇌ $Ag^{+}$ (aq) + $Br^{￣}$ (aq)
$K_s_p$ = [$Ag^{+}$] [$Br^{￣}$]
さて、この問題では $K_s_p$ の実際の値を求めているので、与えられた溶解度の値を代入します。
$K_s_p$ = (5.71 x $10^{￣}^7$) (5.71 x $10^{￣}^7$) = 3.26 x $10^{￣}^13$
$K_s_p$ の値は 3.26 x $10^{￣}^13$ です
$K_s_p$ に影響を与える要因は何ですか?
このセクションでは、溶解度定数の値に影響を与える主な要因について説明します。
温度
ほとんどの溶質は、温度が上昇するにつれて液体に溶けやすくなります。証拠が必要な場合は、カップ 1 杯のお湯と比較して、カップ 1 杯の冷水にインスタント コーヒーがどれだけよく溶けるかを確認してください。 温度は固体と気体の両方の溶解度に影響します しかし、液体の溶解度に明確な影響を与えることはわかっていません。
プレッシャー
圧力も溶解度に影響を与える可能性がありますが、これは液体中の気体の場合に限られます。 ヘンリーの法則は、ガスの溶解度はガスの分圧に正比例すると述べています。
ヘンリーの法則は次のように書かれます p = KC 、 どこ
- p 液体上の気体の分圧です
- k ヘンリーの法則は定数ですか
- c 液体中の気体の濃度です
ヘンリーの法則は、分圧が減少すると液体中のガスの濃度も減少し、その結果溶解度が減少することを示しています。 したがって、圧力が低いと溶解度は低くなり、圧力が高いと溶解度は高くなります。
ソーダの缶を開けると、ヘンリーの法則が働いているのがわかります。缶を閉めるとガスの圧力が高まり、大量のガスが溶けるため気泡がたくさん発生します。缶を開けると圧力が下がり、ソーダを長時間放置すると、溶解度が低下して液体に溶けなくなるため、泡は最終的に消えます（飲み物から泡が出てきます）。 。
分子サイズ
一般に、より小さな分子を含む溶質は、分子粒子を含む溶質よりも溶解しやすくなります。 溶媒は小さな分子を取り囲みやすいため、これらの分子は大きな分子よりも早く溶解します。
$K_s_p$ が重要な理由
なぜ溶解度定数が重要なのでしょうか?以下は、$K_s_p$ ケミストリーを使用する必要がある 3 つの重要なタイミングです。
溶質の溶解度を調べるには
$K_s_p$ からモル溶解度を計算する方法を知りたいですか? $K_s_p$ の値を知ることで、さまざまな溶質の溶解度を見つけることができます。以下に例を示します。 硫酸銀 $Ag_2SO_4$ の $K_s_p$ 値は 1.4×$10^{–}^5$ です。モル溶解度を決定します。
まず、解離方程式を書き出す必要があります: $K_s_p$=$ [Ag^{+}]^2$ $[SO_4^2]$
次に、$K_s_p$ 値を代入して代数式を作成します。
1.4×$10^{–}^5$= $(2x)^2$ $(x)$
1.4×$10^{–}^5$= $4x^3$
$x$=[$SO_4^2$]=1.5x$10^{-}^2$ M
$2x$= [$Ag^{+}$]=3.0x$10^{-}^2$ M
反応中に沈殿物が形成されるかどうかを予測するには
溶質の $K_s_p$ 値がわかれば、そのイオンの溶液を混合した場合に沈殿が生じるかどうかがわかります。以下に、沈殿物の形成を決定する 2 つのルールを示します。
- イオン積 > $K_s_p$ の場合、沈殿が発生します
- イオン製品 <$K_s_p$ then precipitation will not occur
一般的なイオン効果を理解するには
$K_s_p$ も共通イオン効果の重要な部分です。 共通イオン効果とは、共通のイオンを共有する 2 つの溶液が混合されるとき、$K_s_p$ 値が小さい溶質が最初に沈殿することを示します。
たとえば、BiOCl と CuCl が溶液に添加されたとします。どちらも $Cl^{-}$ イオンを含んでいます。 BiOCl の $K_s_p$ 値は 1.8×$10^{–}^31$、CuCl の $K_s_p$ 値は 1.2×$10^{–}^6$ です。 BiOCl は $K_s_p$ 値が小さいため、CuCl よりも先に沈殿します。
溶解度積定数表
以下は、多くの一般的な物質の $K_s_p$ 値を示すグラフです。 $K_s_p$ の値は、物質の温度が標準的な摂氏約 25 度の場合のものです。 $K_s_p$ の値は非常に小さいため、使用するソースによっては値に若干の違いが生じる可能性があります。このグラフのデータはロードアイランド大学の 化学科 。
| 物質 | 式 | $K_s_p$ 値 |
| 水酸化アルミニウム | $アル(OH)_3$ | 1.3×$10^{–}^33$ |
| リン酸アルミニウム | $アルポ_4$ | 6.3×$10^{–}^19$ |
| 炭酸バリウム | $BaCO_3$ | 5.1×$10^{–}^9$ |
| クロム酸バリウム | $BaCrO_4$ | 1.2×$10^{–}^10$ |
| フッ化バリウム | $BaF_2$ | 1.0×$10^{–}^6$ |
| 水酸化バリウム | $Ba(OH)_2$ | 5×$10^{–}^3$ |
| 硫酸バリウム | $BaSO_4$ | 1.1×$10^{–}^10$ |
| 亜硫酸バリウム | $BaSO_3$ | 8×$10^{–}^7$ |
| チオ硫酸バリウム | $BaS_2O_3$ | 1.6×$10^{–}^6$ |
| 塩化ビスムチル | $BiOCl$ | 1.8×$10^{–}^31$ |
| 水酸化ビスムチル | $バイオオー$ | 4×$10^{–}^10$ |
| 炭酸カドミウム | $CdCO_3$ | 5.2×$10^{–}^12$ |
| 水酸化カドミウム | $Cd(OH)_2$ | 2.5×$10^{–}^14$ |
| シュウ酸カドミウム | $CdC_2O_4$ | 1.5×$10^{–}^8$ |
| 硫化カドミウム | $CdS$ | 8×$10^{–}^28$ |
| 炭酸カルシウム | $CaCO_3$ | 2.8×$10^{–}^9$ |
| クロム酸カルシウム | $CaCrO_4$ | 7.1×$10^{–}^4$ |
| フッ化カルシウム | $CaF_2$ | 5.3×$10^{–}^9$ |
| リン酸水素カルシウム | $CaHPO_4$ | 1×$10^{–}^7$ |
| 水酸化カルシウム | $Ca(OH)_2$ | 5.5×$10^{–}^6$ |
| シュウ酸カルシウム | $CaC_2O_4$ | 2.7×$10^{–}^9$ |
| リン酸カルシウム | $Ca_3(PO_4)_2$ | 2.0×$10^{–}^29$ |
| 硫酸カルシウム | $CaSO_4$ | 9.1×$10^{–}^6$ |
| 亜硫酸カルシウム | $CaSO_3$ | 6.8×$10^{–}^8$ |
| 水酸化クロム(II) | $Cr(OH)_2$ | 2×$10^{–}^16$ |
| 水酸化クロム(III) | $Cr(OH)_3$ | 6.3×$10^{–}^31$ |
| 炭酸コバルト(II) | $CoCO_3$ | 1.4×$10^{–}^13$ |
| 水酸化コバルト(II) | $Co(OH)_2$ | 1.6×$10^{–}^15$ |
| 水酸化コバルト(III) | $Co(OH)_3$ | 1.6×$10^{–}^44$ |
| 硫化コバルト(II) | $CoS$ | 4×$10^{–}^21$ |
| 塩化銅(I) | $CuCl$ | 1.2×$10^{–}^6$ |
| シアン化銅(I) | $CuCN$ | 3.2×$10^{–}^20$ |
| ヨウ化銅(I) | $CuI$ | 1.1×$10^{–}^12$ |
| ヒ酸銅(II) | $Cu_3(AsO_4)_2$ | 7.6×$10^{–}^36$ |
| 炭酸銅(II) | $CuCO_3$ | 1.4×$10^{–}^10$ |
| クロム酸銅(II) | $CuCrO_4$ | 3.6×$10^{–}^6$ |
| フェロシアン化銅(II) | $Cu[Fe(CN)_6]$ | 1.3×$10^{–}^16$ |
| 水酸化銅(II) | $Cu(OH)_2$ | 2.2×$10^{–}^20$ |
| 硫化銅(II) | $CuS$ | 6×$10^{–}^37$ |
| 炭酸鉄(II) | $FeCO_3$ | 3.2×$10^{–}^11$ |
| 水酸化鉄(II) | $Fe(OH)_2$ | 8.0$10^{–}^16$ |
| 硫化鉄(II) | $フェス$ | 6×$10^{–}^19$ |
| ヒ酸鉄(III) | $FeAsO_4$ | 5.7×$10^{–}^21$ |
| フェロシアン化鉄(III) | $Fe_4[Fe(CN)_6]_3$ | 3.3×$10^{–}^41$ |
| 水酸化鉄(III) | $Fe(OH)_3$ | 4×$10^{–}^38$ |
| リン酸鉄(III) | $FePO_4$ | 1.3×$10^{–}^22$ |
| ヒ酸鉛(II) | $Pb_3(AsO_4)_2$ | 4×$10^{–}^6$ |
| アジ化鉛(II) | $Pb(N_3)_2$ | 2.5×$10^{–}^9$ |
| 臭化鉛(II) | $PbBr_2$ | 4.0×$10^{–}^5$ |
| 炭酸鉛(II) | $PbCO_3$ | 7.4×$10^{–}^14$ |
| 塩化鉛(II) | $PbCl_2$ | 1.6×$10^{–}^5$ |
| クロム酸鉛(II) | $PbCrO_4$ | 2.8×$10^{–}^13$ |
| フッ化鉛(II) | $PbF_2$ | 2.7×$10^{–}^8$ |
| 水酸化鉛(II) | $Pb(OH)_2$ | 1.2×$10^{–}^15$ |
| ヨウ化鉛(II) | $PbI_2$ | 7.1×$10^{–}^9$ |
| 硫酸鉛(II) | $PbSO_4$ | 1.6×$10^{–}^8$ |
| 硫化鉛(II) | $PbS$ | 3×$10^{–}^28$ |
| 炭酸リチウム | $Li_2CO_3$ | 2.5×$10^{–}^2$ |
| フッ化リチウム | $LiF$ | 3.8×$10^{–}^3$ |
| リン酸リチウム | $Li_3PO_4$ | 3.2×$10^{–}^9$ |
| リン酸マグネシウムアンモニウム | $MgNH_4PO_4$ | 2.5×$10^{–}^13$ |
| ヒ酸マグネシウム | $Mg_3(AsO_4)_2$ | 2×$10^{–}^20$ |
| 炭酸マグネシウム | $MgCO_3$ | 3.5×$10^{–}^8$ |
| フッ化マグネシウム | $MgF_2$ | 3.7×$10^{–}^8$ |
| 水酸化マグネシウム | $Mg(OH)_2$ | 1.8×$10^{–}^11$ |
| シュウ酸マグネシウム | $MgC_2O_4$ | 8.5×$10^{–}^5$ |
| リン酸マグネシウム | $Mg_3(PO_4)_2$ | 1×$10^{–}^25$ |
| 炭酸マンガン(II) | $MnCO_3$ | 1.8×$10^{–}^11$ |
| 水酸化マンガン(II) | $Mn(OH)_2$ | 1.9×$10^{–}^13$ |
| 硫化マンガン(II) | $MnS$ | 3×$10^{–}^14$ |
| 臭化水銀(I) | $Hg_2Br_2$ | 5.6×$10^{–}^23$ |
| 塩化水銀(I) | $Hg_2Cl_2$ | 1.3×$10^{–}^18$ |
| ヨウ化水銀(I) | $Hg_2I_2$ | 4.5×$10^{–}^29$ |
| 硫化水銀(II) | $HgS$ | 2×$10^{–}^53$ |
| 炭酸ニッケル(II) | $ニコ_3$ | 6.6×$10^{–}^9$ |
| 水酸化ニッケル(II) | $Ni(OH)_2$ | 2.0×$10^{–}^15$ |
| 硫化ニッケル(II) | $NiS$ | 3×$10^{–}^19$ |
| フッ化スカンジウム | $ScF_3$ | 4.2×$10^{–}^18$ |
| 水酸化スカンジウム | $Sc(OH)_3$ | 8.0×$10^{–}^31$ |
| 酢酸銀 | $Ag_2CH_3O_2$ | 2.0×$10^{–}^3$ |
| ヒ酸銀 | $Ag_3AsO_4$ | 1.0×$10^{–}^22$ |
| アジ化銀 | $AgN_3$ | 2.8×$10^{–}^9$ |
| 臭化銀 | $AgBr$ | 5.0×$10^{–}^13$ |
| 塩化銀 | $AgCl$ | 1.8×$10^{–}^10$ |
| 銀クロメート | $Ag_2CrO_4$ | 1.1×$10^{–}^12$ |
| シアン化銀 | $AgCN$ | 1.2×$10^{–}^16$ |
| ヨウ素酸銀 | $AgIO_3$ | 3.0×$10^{–}^8$ |
| ヨウ化銀 | $AgI$ | 8.5×$10^{–}^17$ |
| 亜硝酸銀 | $AgNO_2$ | 6.0×$10^{–}^4$ |
| 硫酸銀 | $Ag_2SO_4$ | 1.4×$10^{–}^5$ |
| 硫化銀 | $At_2S$ | 6×$10^{–}^51$ |
| 亜硫酸銀 | $Ag_2SO_3$ | 1.5×$10^{–}^14$ |
| チオシアン酸銀 | $AgSCN$ | 1.0×$10^{–}^12$ |
| 炭酸ストロンチウム | $SrCO_3$ | 1.1×$10^{–}^10$ |
| クロム酸ストロンチウム | $SrCrO_4$ | 2.2×$10^{–}^5$ |
| フッ化ストロンチウム | $SrF_2$ | 2.5×$10^{–}^9$ |
| 硫酸ストロンチウム | $SrSO_4$ | 3.2×$10^{–}^7$ |
| 臭化タリウム(I) | $TlBr$ | 3.4×$10^{–}^6$ |
| 塩化タリウム(I) | $TlCl$ | 1.7×$10^{–}^4$ |
| ヨウ化タリウム(I) | $TlI$ | 6.5×$10^{–}^8$ |
| 水酸化タリウム(III) | $Tl(OH)_3$ | 6.3×$10^{–}^46$ |
| 水酸化スズ(II) | $Sn(OH)_2$ | 1.4×$10^{–}^28$ |
| 硫化スズ(II) | $SnS$ | 1×$10^{–}^26$ |
| 炭酸亜鉛 | $ZnCO_3$ | 1.4×$10^{–}^11$ |
| 水酸化亜鉛 | $亜鉛(OH)_2$ | 1.2×$10^{–}^17$ |
| シュウ酸亜鉛 | $ZnC_2O_4$ | 2.7×$10^{–}^8$ |
| リン酸亜鉛 | $Zn_3(PO_4)_2$ | 9.0×$10^{–}^33$ |
| 硫化亜鉛 | $ZnS$ | 2×$10^{–}^25$ |
結論: $K_s_p$ 化学ガイド
化学における $K_s_p$ とは何ですか? 溶解度積定数、つまり $K_s_p$ は、さまざまな溶質の溶解度を研究する際の化学の重要な側面です。 $K_s_p$ は、溶質のどれだけが溶液に溶解するかを表し、物質の溶解性が高いほど、化学 $K_s_p$ 値は高くなります。
溶解度積定数を計算するには、まず解離方程式と平衡 $K_s_p$ 式を書き出し、次にモル濃度が与えられている場合はそれを代入する必要があります。
溶解度定数は、温度、圧力、分子サイズの影響を受ける可能性があり、溶解度を決定し、沈殿が形成されるかどうかを予測し、一般的なイオン効果を理解するために重要です。
次は何ですか？
溶解度定数について学び終えたのが残念ですか? 悲しみを溺れさせて 11 の溶解度ルールに関する完全ガイド 。
他の化学ガイドをお探しですか? ここで化学方程式のバランスをとる方法を学ぶか、物理的および化学的変化の 6 つの例を読んでください。
高校で化学を習いますか？ 私たちは、AP Chem、IB Chemistry、およびニューヨーク州化学リージェント試験用の優れた学習ガイドをいくつかまとめました。
