水溶液すいようえき

水溶液すいようえき（すいようえき）は、物質ぶっしつが水みず（H₂O）に溶解ようかいした液体えきたいのこと。つまり、溶媒ようばいが水みずである溶液ようえき。水みず分子ぶんしは極性きょくせい分子ぶんしなので、水溶液すいようえきの溶質ようしつとなる物質ぶっしつはイオン結晶けっしょうもしくは極性きょくせい分子ぶんし性せい物質ぶっしつとなる=水溶液すいようえき(すいようえき)

そして水溶液すいようえきには、酸性さんせいと、アルカリ性あるかりせいがある。

溶解ようかいの仕組しくみ

「溶解ようかい」も参照さんしょう

溶解ようかいは熱ねつ力学りきがく的てきな平衡へいこう反応はんのうであり、物質ぶっしつの溶解ようかい過程かていと結晶けっしょう化か過程かていとは常つねに同時どうじに進行しんこうしている。つまり平衡へいこうがどちらに偏かたよるかは結晶けっしょう化かエネルギーと水みず和わエネルギーの差さによる。

イオン結晶けっしょうの溶解ようかい

イオン結晶けっしょうは明確めいかくな電荷でんかが存在そんざいする為ため、結晶けっしょうエネルギーは大おおきな値ねを取とる。それはイオン結晶けっしょうの融点ゆうてんが高たかいという性質せいしつにも表あらわれている。イオンに対たいする水みず和わの度合どあいと水みず和わエネルギーはイオンの種類しゅるいや電荷でんか量りょうによりそれぞれ異ことなり、正ただし・負ふ両りょうイオンそれぞれの水みず和わエネルギーの和わとなる。

例たとえば塩化えんか銀ぎんの融点ゆうてんは455℃、塩化えんかナトリウムは801℃であり融解ゆうかいエネルギーの点てんからは塩化えんか銀ぎんの方ほうが結晶けっしょうからイオン対たいが遊離ゆうりしやすい。しかし、これは塩化えんか銀ぎんの方ほうが共有きょうゆう結合けつごう性せいの寄与きよが強つよくなるためである。電解でんかい質しつの溶解ようかい度どは、主おもに結晶けっしょう格子こうしのイオン結合けつごうの強度きょうどの指標しひょうである格子こうしエネルギーと、溶媒ようばい中ちゅうにおけるイオンの安定あんてい化かの指標しひょうである溶媒ようばい和わエネルギーに支配しはいされ、その他た分子ぶんし間あいだ力りょくなどの寄与きよも加くわわる。例たとえば塩化えんかナトリウムおよび塩化えんか銀ぎんの水みずに対たいする溶解ようかいに関かんする熱ねつ力学りきがく的てき諸もろ量りょうは以下いかのようになり、塩化えんか銀ぎんは水みずにほとんど溶とけないのに対たいして塩化えんかナトリウムの方ほうはよく水みずに溶とける。

MX(s) → M(g) + X(g) (格子こうしエネルギー)

M(g) + X(g) → M(aq) + X(aq) (水みず和わ)

MX(s) + X(g) → M(aq) + X(aq) (溶解ようかい)

物質ぶっしつ	格子こうしエネルギー $U$	水みず和わエンタルピー変化へんか $\Delta H_{hyd}$	溶解ようかいエンタルピー変化へんか $\Delta H_{soln}$	溶解ようかいエントロピー変化へんか $\Delta S_{soln}$	溶解ようかいギブス自由じゆうエネルギー変化へんか $\Delta G_{soln}$
塩化えんかナトリウム	787.4 kJ mol⁻¹	−783.5 kJ mol⁻¹	3.9 kJ mol⁻¹	43.4 J mol⁻¹K⁻¹	−9.0 kJ mol⁻¹
塩化えんか銀ぎん	915.7 kJ mol⁻¹	−850.2 kJ mol⁻¹	65.5 kJ mol⁻¹	33.0 J mol⁻¹K⁻¹	55.7 kJ mol⁻¹

極性きょくせい分子ぶんし結晶けっしょうの溶解ようかい

分子ぶんし結晶けっしょうの結晶けっしょうエネルギーは分子ぶんし間あいだ力りょくのうち、ファンデルワールス力りょく、双極そうきょく子こ相互そうご作用さようおよび水素すいそ結合けつごうに起因きいんする。これらの結晶けっしょうの結合けつごう力りょくはイオン結晶けっしょうに比くらべると格段かくだんに弱よわいものの、分子ぶんし量りょうが増大ぞうだいするほど結晶けっしょうエネルギーは(すなわち融点ゆうてんも)大おおきくなる。極性きょくせい分子ぶんし結晶けっしょうのうち分子ぶんし量りょうの小ちいさいもの、あるいは多数たすうの水素すいそ結合けつごうを有ゆうするものは水みずに溶とけやすい。分子ぶんし量りょうの小ちいさいものは水みず和わする表面ひょうめんが相対そうたい的てきに広ひろい場合ばあいに水みずに溶解ようかいする。酢酸さくさんエチルはアセトンよりも極性きょくせいの絶対ぜったい値ちは大おおきいが分子ぶんし量りょうが大おおきく水みず和わしない領域りょういきが大だいである。そのため水みず和わの寄与きよがほとんどなく、水みずに溶解ようかいしない。糖とうなどある程度ていどの分子ぶんし量りょう以上いじょうでは、極性きょくせい分子ぶんし結晶けっしょうは水素すいそ結合けつごうの存在そんざいが多おおい場合ばあいに水みずに溶解ようかいする。

酸さん・塩基えんきの溶解ようかい

プロトン酸さん、塩基えんきは水中すいちゅうでは容易よういに水素すいそ結合けつごうを形成けいせいするので水溶すいよう性せいが大おおきい。水中すいちゅうで電離でんりしたイオンはさらに水みず和わしやすいので酸さん・塩基えんきは相対そうたい的てきに水みずに対たいする溶解ようかい性せいが大おおきい。

水溶液すいようえき

溶解ようかいの仕組しくみ

イオン結晶けっしょうの溶解ようかい

極性きょくせい分子ぶんし結晶けっしょうの溶解ようかい

酸さん・塩基えんきの溶解ようかい

主おもな水溶液すいようえき

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