【理論化学】溶解度とは・質量モル濃度とは・ヘンリーの法則を簡単に解説!高校化学選択をしている受験生や高校生は必見!

理論化学の解説(溶解度とは・質量モル濃度とは・ヘンリーの法則とは)

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化学科を卒業して予備校講師(模擬試験作成)をしていた予備校講師の休日です。化学を放置すると忘れていくので、備忘録代わりに受験生にも役立つ高校化学の情報をまとめておこうと思い、この記事を作成しました!できれば、勉強法のTwitter(こっちがメイン)もフォローしてもらえると嬉しい^^勉強関連やTOEIC関連でこうやったら勉強できるなど気づいたことをどんどんツイートしていますので!化学関連の解説記事一覧・目次はコチラから。

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溶解度とは?

Twitterの原文ママ

比較的溶ける物質に対しては溶媒100gに溶けるマックスの溶質のグラム数という『溶解度』という概念を使う。注目して欲しいのは、溶媒100gというところ。水溶液の質量じゃないところがミソね。

解説コメント

溶媒100 g に溶ける溶質の最大量のことを溶解度というんだよ。単位は基本的になしと思ってもらっていい。厳密にいうと、g/100gが単位になるかとは思うが、一般的に単位を書かずに、NaClの溶解度は35.89とする。みたいに書かれる。

例えば、20 ℃における塩化ナトリウムの水への溶解度は35.89とする。

と書かれていた場合、水100 g に対して、塩化ナトリウムが35.89 g溶けるんだなという認識でOK!!!

今まで中学校などでは質量パーセント濃度を用いて考えてきたので、こんがらがりそう。なので、注意してくれ。今回は『溶媒』100 g中ね。溶媒っていうのは、基本的に水だと思ってくれれば良い。

食塩水でいうところの水が溶媒で塩化ナトリウムが溶質。

溶質が溶かす物質、溶媒は溶質を溶かすための液体のこと。(有機化学まで勉強すると溶媒は水以外にも色々でてくる。有機溶媒という。)

前回お話した溶解度積とどう違うの??って言うと、

溶解度積はほぼ溶けない溶質に対して使われるもの。

溶解度は比較的溶けるものに対して使われるもの。

という認識でOK!

NaCl= Na+ +Cl- −3.9 kJ

という反応式でNaCl⇄Na+ + Cl-が今、平衡状態であるとき、温度上昇させると溶解度は上がるだろうか下がるだろうか?

答えは、上がる。つまり、塩化ナトリウムは温度をあげると溶けやすくなると言い換えられる。

これはルシャトリエの原理からもわかる通り、T↑という条件変化を起こすと、T↓という方向に平衡が移動する。したがって、平衡は右に移動し、どんどん溶けるようになる。

具体的に20℃におけるNaClの溶解度は35.89であるのに対し、30℃におけるNaClの溶解度は36.09となる。

Ca(OH)2=Ca2+ +2OH- +17 kJだとどうなるだろうか。

今、Ca(OH)2⇄Ca2+ + 2OH-が平衡状態である時、温度上昇させると、より溶けるようになるだろうか?

答えは、ならない。なぜかというと、発熱反応だからね。温度上昇という条件変化を起こすと、左に平衡が移動するわけだ。

質量モル濃度

Twitterの原文ママ

質量モル濃度は溶質mol/溶媒kgのこと。慣れたら簡単。小学校のときにやった食塩水の問題は質量パーセント濃度ね。溶媒kgというところがミソ。温度上昇したら体積が変わるから温度変化する実験においてmol/Lでは不便なんだよ。

解説コメント

小学校のときに、食塩20 gを水100 gに溶かしました。何%の食塩水ができますか?

的なやつ。これは、質量パーセント濃度というものを考えている。

なので、20/120とするわけだ。(百分率なので、その後100倍する。)

高校化学で用いられる濃度は、モル濃度と質量モル濃度。

この違いを勉強していこうね。

モル濃度はmol/Lが単位。1Lあたりどれだけの物質量が溶けているかを表す濃度だね。

一方で、質量モル濃度と言われると、溶質mol/溶媒kgのこと。

なんで、こんなわけのわからん濃度を導入するかというと、高校化学には沸点上昇とか凝固点降下っていう温度変化に関する実験が行われることがある。

温度変化すると、溶液の体積が変わってくるので、質量モル濃度というものを用いるわけ。これなら溶媒kgなので、溶媒の質量でしょ?ということは、温度が上がっても質量は変化しない。嬉しいよね。

そういう話。だから、温度変化があまり関係ない実験においては普通はモル濃度を使うよ。沸点上昇、凝固点降下という範囲においては質量モル濃度を使う。

溶媒kgだからね!!!間違えないようにね!!!!

ヘンリーの法則

Twitterの原文ママ

ヘンリーの法則は一言でいうと、押せば押すほど溶ける法則のこと。溶解度が低い気体に適用される法則。ポイントは全圧に比例するんじゃなくて分圧に比例するところかな。この辺勘違いしてるやつは終了のホイッスル。

解説コメント

ヘンリーの法則:温度一定の条件下において気体の溶解度はその気体の『分圧』に比例するという法則。

とかいわれても意味不明なので、平たくいうと、押せば押すほど(圧力をかければかけるほど)溶ける法則のこと。

これは、法則というかもはや感覚的にそうやわな。

あるピストン容器にアルゴンと水を入れて、1気圧で押したときと2気圧で押した時を比較したら、そりゃあ2気圧で押した時の方が2倍水に溶けますわなって話。

注意点は、分圧であるということと、溶解度の低い気体にのみ成立ということ。アンモニアや塩化水素とかには適用できない。酸素分子とかアルゴンとかね。

具体的に

0℃酸素分圧3.0×10^5 Paという条件下において、1 Lの水に溶ける酸素は標準状態で何Lか?ただし、酸素は0℃、1.0×10^5 Paで水1 Lに標準状態で5.0×10^-2 L溶けるものとする。

3倍の分圧の条件下においては3倍溶けるので、3×5.0×10^-2 Lが答えになる。

0 ℃空気(窒素:酸素=4:1の物質量比)を入れて大気圧条件下(1.0×10^5 Pa)で放置したら、1 Lの水に溶ける酸素は標準状態で何Lだろうか?

ヒントは着目すべきは酸素分圧だわな。大気圧条件下なので、窒素の分圧と酸素分圧の合計が1.0×10^5 Paになってる。なので、大気における酸素の分圧は1.0×10^5×1/5=0.2×10^5 Pa。

1つ目の問題で「酸素は0℃、1.0×10^5 Paで水1 Lに標準状態で5.0×10^-2 L溶けるものとする。」とあるので、

0.2/1.0×5.0×10^-2 L溶けることがわかる。

おまけで、体積が2Lの水に溶ける酸素は標準状態で何Lだろうか?

答えは、0.2/1.0×5.0×10^-2 Lの2倍だわな。1Lあたりに溶ける量の2倍と言う話。

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ABOUTこの記事をかいた人

ニシジマ

ゆとり世代ど真ん中に爆誕。円周率は3だと信じて疑わない。大学卒業後,予備校で勤務しており,化学を担当。主な業務は,模擬試験作成と入試解説の執筆。大学時代の専攻は物理化学であるが,難解すぎて意味があまりわからない。