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こんにちは。
アルバイトで小学生を教えています。
先日、「シュウ酸やミョウバンは温度を上げると溶ける量がぐっと増えるけど、食塩はあまり溶けないでグラフが横ばいになるよね」という話をしたのですが、そういえば何故食塩だけああいう性質を示すのでしょう?
周りの人に聞いても「分からない」「昔やったけど忘れた」という感じでわかりませんし、どういった本で調べればいいのかもぴんときません。大学の図書館で水和で調べればでてくるんじゃないか、という意見を聞いたのですが・・・色々な本があって途方にくれてしまいました。
もしこの理由が分かる方、理由を覚えていなくてもこんな本に載ってたような・・・という記憶がある方、いらっしゃいましたら教えてください。お願いします。

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A 回答 (4件)

溶解するときに発熱する物質(ΔH<0)→温度が高いほど溶解度が小さい


溶解するときに吸熱する物質(ΔH>0)→温度が高いほど溶解度が大きい

というように単純にいかない理由について説明してあるページがありました。水酸化ナトリウムは水に溶かすと発熱するのに、なぜ温度が高いほど溶解度が大きいのか、という理由です。
http://members.aol.com/youchanx/lechatelier.file …

では、塩化ナトリウムの場合も同じようなことが起きるのか、ということで探してみると
http://www.phasediagram.dk/binary/sodium_chlorid …
溶解度曲線としてみる場合は、横軸と縦軸をひっくり返してください。これによると、0.1℃以下では飽和水溶液が二水和物NaCl・2H2Oの結晶と平衡にあるが、0.1℃以上では無水物の結晶と平衡しているそうです。
NaCl・2H2Oは温度が上がると溶解度が増加しますが、NaClは温度が上がっても溶解度があまり変わりませんので、0.1℃で溶解度曲線が折れ曲がることになります。

そこで、0.1℃以上の場合は、結晶に水和水が無いため、「塩化ナトリウムの溶解熱は小さいので、温度によって溶解度があまり変わらない」という説明が正しいことになります。

他の例では、無水塩化アルミニウムは水に溶かすと激しく発熱しますが、飽和水溶液中で平衡にある結晶は六水和物なので、溶解度は温度によってあまり変わりません。「無水物→六水和物」の変化は大きな発熱だが、「六水和物→溶液」の溶解熱は小さいのでしょう。

硫酸ナトリウムは32.4℃以下で十水和物(温度が高いほど溶解度が大きい)、32.4℃以上で無水物(温度が高いほど溶解度が小さい)になり、32.4℃で溶解度曲線が折れ曲がります。
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この回答へのお礼

ということは教科書のように単純にはいかないのですね。
今日、理論化学の平衡について書かれている本で調べてみました。発熱量と平衡が関係している項目をみて納得できました。
ありがとうございました。

お礼日時:2005/03/05 18:18

>>シュウ酸やミョウバンは温度を上げると溶ける量がぐっと増えるけど


シュウ酸やミョウバンが例外なんです。化学便覧で100以上の塩の溶解度温度依存性を調べてみました。(ちなみに化学便覧・基礎編・第2分冊、「溶解度」「無機塩の水に対する溶解度」の表)10℃から80℃まで振っても2倍になるのはごく一部、ほとんどが20%ぐらいしか増えません。
NaCl(無水物)の溶解度(質量%:つまり溶液100g中に含まれるNaClのグラム数)
10℃:26.31、20℃:26.38、30℃:26.50、40℃:26.65、50℃:26.83、60℃:27.05、80℃:27.54、100℃:28.2 ほとんど変化無い(--;
大きく変わる例:硝酸カリウム(同じく質量%)
10℃:18.0、20℃:24.0、30℃:31.3、40℃:39.0、50℃:46.0、60℃:52.2、80℃:62.8、100℃:71.0
逆に減る例もあるだろうと思って調べたのですが見つからない。「溶解のエンタルピー(Δ_solnH)が正負で変わるはずだ」と甘い考えで調べたのですが、大はずれ、全くと言って良いほど関連が見えてこない。
たった一つ温度が上がると減った例は炭酸ナトリウム、しかしこれって測定条件が1気圧の二酸化炭素との平衡下での測定なので、温度が上がれば二酸化炭素の水中濃度が下がり、溶けている炭酸ナトリウムは炭酸と平衡状態にあるので溶けなくなるに決まっている。(--;
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この回答へのお礼

ミョウバンとかの方がが例外なんですね。思いもよりませんでした^^;
減る例というのも意外でした。

お礼日時:2005/03/05 18:10

 塩の溶解はイオンの水和によるものなので、無機化学関係の本に載ってるかと思います。


 手元にあった無機の本で調べてみたのですが、イオン結晶の溶解度は、主に格子エンタルピー(結晶格子破壊のエンタルピー)と水和エンタルピー(水和によるエンタルピー)の和によって決まるようです。
 NaClの格子エンタルピーは786kJ/mol,水和エンタルピーは783kJ/molであるため、3kJ/mol(実測値は3.9kJ/mol)の吸熱と言うことです。
 温度依存については書いてなかったのでこの程度しかわかりませんでしたが、他の文献等で調べる際の参考になればと思います。
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小学校のテキスト等をみてみましたが、「物の解け方はそれぞれ違う」というところまでの言及で終わっているみたいです。



http://edu.chemistry.or.jp/teibanjikken/Jr_high/ …

塩化ナトリウム結晶には、一般に食塩の主成分として知られている無水物(NaCl)と0℃(273K)以下の低温で飽和水溶液と共存する二水和物(NaCl・2H2O)の二種が存在するらしいです。

参考URL:http://www.ritsumei.ac.jp/acd/re/k-rsc/krc/nenka …
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Q飽和した食塩水に砂糖は溶けるのでしょうか?

 ビーカーに飽和した食塩水を入れ、それに砂糖を加えて良くかき混ぜます。 
するとその食塩水は砂糖を自らに溶かす事は出来るのでしょうか? 

出来るとすれば何故なのでしょう。

私の感覚では、既にで満席(飽和状態)の映画館(食塩水)に砂糖を入れても砂糖は
座れない(溶けない)のではないかと思うのですが・・いかがなものなのでしょうか?

Aベストアンサー

2です。
昨日書いたように、ものが溶けるか溶けないか(というよりも、ある事象が進むか進まないか)は、「物質間の相互作用(引き合う、反発する)」と「エントロピー変化」により決まります。これらを考慮した自由エネルギーというものが、事象が進むか進まないかの判断に使われます。

さて、真水に砂糖を溶かすときと、食塩水に砂糖を溶かす時、この2つの項が変わるかどうかです。

後者、すなわちエントロピー項はほとんど変わりません。細かく言うといろいろ考えるべきことはありますが、溶けたときに砂糖分子が飛び回ることが出来る範囲は変わらないということだけ考えておけば良いと思います。

そして、前者(集まりやすいか否か)ですが、こちらはかなり変わると思います。考えるべき相互作用が、【砂糖分子】と【水分子】との相互作用から、【砂糖分子】と【水分子+ナトリウムイオン+塩化物イオン】の相互作用になるわけですから。
その結果、場合によっては、溶けなくなる組み合わせもあるかもしれません。しかし、今回の組み合わせの場合は、エントロピー項を凌駕するほど変わるとは思えません。
その辺の量的な関係を詳しく説明することは、難しいです。

水にあるものを溶かすと砂糖が溶けにくくなる、つまり、エントロピー項を凌駕するほどに相互作用が変わる「あるもの」も存在するとは思います。パッとは思いつきませんが。

2です。
昨日書いたように、ものが溶けるか溶けないか(というよりも、ある事象が進むか進まないか)は、「物質間の相互作用(引き合う、反発する)」と「エントロピー変化」により決まります。これらを考慮した自由エネルギーというものが、事象が進むか進まないかの判断に使われます。

さて、真水に砂糖を溶かすときと、食塩水に砂糖を溶かす時、この2つの項が変わるかどうかです。

後者、すなわちエントロピー項はほとんど変わりません。細かく言うといろいろ考えるべきことはありますが、溶けたときに...続きを読む

Q結晶の出来る仕組み

小学5年生の夏休みの自由研究で食塩の結晶を作りました。
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1)結晶がなぜ出来たか?
2)結晶になる前の食塩と結晶になった食塩の違い

を教えたいのですが、ウソは教えられませんし(私の考えでは大変怪しい^^;)、小学5年生にもわかるような説明を教えてください。
よろしくお願いしますm(_ _)m

Aベストアンサー

小学5年生に説明するつもりで書いてみますが、その前に、保護者の方向けに・・・食塩の水に対する溶解度の温度変化は小さいので、ミョウバンなどのように、溶解度の温度変化を利用した再結晶というのはあまり行われないようです。したがって、飽和食塩水から水を蒸発させて、結晶を取り出すという実験を想定して書いてみます。

1)食塩は水に溶けますが、いくらでも溶けるというわけではありません。食塩を出来るだけ多く溶かして作った飽和食塩水を、浅い皿などに入れ放置すると、次第に水が蒸発します。食塩は蒸発しません。したがって、蒸発によって水が減ってくると、その、減った水に溶けていた分の食塩が溶けきれなくなって、固体として出てきます。
最初は、食塩の非常に小さい粒ができてくるのですが、あとから固体になる食塩は、何もないところよりも、先にできている小さい結晶のまわりで固体になりやすい性質があります。
その結果、固体は、その物質に固有の形(結晶型)になりながら、しだいに大きくなっていきます。

2)結晶の大きさは、結晶の作り方によって変化します。ゆっくりと時間をかけて、結晶を成長させた場合には、大きい結晶を作ることができます。本来は、大きさにかかわらず、結晶の形は同じになるはずです。しかし、浅い皿などで食塩の結晶を作った場合には、平たい形の結晶ができやすいと思います。それは、食塩水の深さや容器の形、あるいは結晶が底に沈んでいて、下方向へは結晶が成長できないことが原因だと考えられます。
結晶を糸などで吊して結晶を成長させると、立方体に近いものができるかも知れませんが、食塩ではちょっと難しいと思います。

小学5年生に説明するつもりで書いてみますが、その前に、保護者の方向けに・・・食塩の水に対する溶解度の温度変化は小さいので、ミョウバンなどのように、溶解度の温度変化を利用した再結晶というのはあまり行われないようです。したがって、飽和食塩水から水を蒸発させて、結晶を取り出すという実験を想定して書いてみます。

1)食塩は水に溶けますが、いくらでも溶けるというわけではありません。食塩を出来るだけ多く溶かして作った飽和食塩水を、浅い皿などに入れ放置すると、次第に水が蒸発します。食塩...続きを読む

Q塩の結晶が出来ない。

子供が夏休みの自由研究で、塩の結晶を作っています。

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90度のときととける量は違いますよね?

水200cc、水温20度のときに70グラムも溶けたのに、
それを火にかけてもそのまま溶けずじまいです?


なんかすごく間違ってるような???

ちなみに塩は粗塩を使いました。

もうすぐ夏休みも終わりで、
なんか大慌てです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

私も小学生の時に、40日かかって塩の結晶を作りました。1辺が1.5cm位で高さが5mmくらいの結晶が数個出来ました。ピュアな結晶を作りたかったのですが、1.5cm角の結晶の上に小さな結晶が乗っかり更に上にといった「親亀の背中に小亀を乗せて…」状態になってしまい多少落胆したのを覚えています。
飽和食塩水を作って、昼夜の温度差が大きくない、暗い湿った場所に容器(コップ)を放置し、1週間ごとに飽和食塩水を追加しました。追加した食塩水がまだ冷めきっていなくて出来た結晶がまた溶けてしまったこともありました。
大きな結晶を作るのであれば、ゆっくりと自然蒸発する環境の方がいいでしょう。
でもあと1週間しかない状況ではちょっと厳しいですね。こんな方法はどうでしょうか。
飽和食塩水を入れたコップの上に箸を渡し、中央から糸をコップにたらして、その糸に食塩を一粒糊(ご飯粒)で着けておきます。この食塩が核になります。
その容器を物置とかの暗所に入れておくのがいいのですが、多少早めるのであれば、もっと乾燥した所、部屋の隅や冷蔵庫の中などに置いてみてはいかがでしょうか。直射日光の当たる場所は水温も変化しやすいのでやめた方がいいでしょう。
この際、色々な場所で試してみて、その場所の一日の気温・湿度の変化と、結晶の大きさや形を較べるという研究にされてもいいかも知れません。
失敗したって何かやったことが大事ですから、どのような目的でどのような仮説にたって、どのような実験をし、どのような結果を得たことで、仮説を証明できた(もしくは出来なかったので別の仮説が生まれた)といった論理だてたまとめ方を考えていってくださいね。

私も小学生の時に、40日かかって塩の結晶を作りました。1辺が1.5cm位で高さが5mmくらいの結晶が数個出来ました。ピュアな結晶を作りたかったのですが、1.5cm角の結晶の上に小さな結晶が乗っかり更に上にといった「親亀の背中に小亀を乗せて…」状態になってしまい多少落胆したのを覚えています。
飽和食塩水を作って、昼夜の温度差が大きくない、暗い湿った場所に容器(コップ)を放置し、1週間ごとに飽和食塩水を追加しました。追加した食塩水がまだ冷めきっていなくて出来た結晶がまた溶けてしまったこともあ...続きを読む

Q塩(えん)って絶対水に溶けるんでしょうか????

塩(えん)って絶対水に溶けるんでしょうか????
唐突な質問ですみません・・・・

Aベストアンサー

非常に解けにくい塩もあります。
全く溶けないわけではありませんがごくごく微量で、
通常「溶けない」という程度です。
高校化学では難溶性塩を覚えておくことが重要です。

AgCl、PbCl2などPb塩の多く、CaSO4などアルカリ土類金属の硫酸塩etc...

Q温度による溶解度の違い

大変初歩的な質問なのですが、温度によって物質の溶ける量が違うのは何故なのでしょうか?
砂糖やミョウバンは温度差による溶解度の違いがとても大きいのに対して、食塩はほとんど変わらないのはどうしてなんでしょう?
それに、水酸化カルシウム[Ca(OH)2]や気体の多くが、他の物質と違って、温度が低いほど良く溶けるというのもよく分かりません

一度にたくさん聞いてしまいましたが、どれか一つだけでもいいので、回答お願いします

Aベストアンサー

そもそも世の中を形作っている物質は その温度によって固体、液体、気体と姿を変えます。これは温度が上昇するにしたがって、分子間の結合が活性化され固体から液体、液体から気体へと変わっていくと考えられています。
水などのような液体に物質を混ぜ合わせる時、水の分子の間(隙間)に活性化した分子が入り込むことが 溶けるという現象となって現れるのです。しかし水の分子の隙間がすべて埋め尽くされてしまうと それ以上は溶けこめなくなります。これを飽和状態というのです。
この飽和状態になるための量は物質によりさまざまです。
次に気体の場合ですが、気体とは常温ですでに活性化されている姿なので、このままでは水などのような液体には溶け難いのです。温度を低くし活性を落としてやる必要があるのです。つまり温度が低いほど溶けやすくなります。
しかし、水が固体(氷)になるまで温度を下げてしまっては何も溶けこませることはできませんよね。

Q塩を水に早く溶かす方法を教えてください。

中3です。

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Aベストアンサー

変化度合いは少ないが・・・・・

でも1Lに200gは溶けるよ
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或いは、塩の粒子を細かくして表面積を増やすとか

色々要素はある

Q元素と原子の違いを教えてください

元素と原子の違いをわかりやすく教えてください。
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Aベストアンサー

難しい話は、抜きにして説明します。“原子”とは、構造上の説明に使われ、例えば原子番号、性質、原子質量などを説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。ですから、“元素”というのは、単に名前と記号なのです。もう一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。ですから、分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。

Qなぜ砂糖水は飽和するのか

水に砂糖を溶かし続けるといつか飽和して、砂糖が溶解しなくなります。
これは、ある温度で一定量の水に溶ける砂糖の量が決まっているからだと教わったのですが、なぜ決まっているのでしょうか。

飽和水溶液中では、溶解している砂糖が析出する速度と固体の砂糖が溶解する速度が等しいからだと思うのですが、納得がいきません。これは溶液の濃度が大きくなるほど、溶解している砂糖が析出する速度が大きくなるが、固体の砂糖が溶解する速度はその固体の量にかかわらず一定である、ということですよね?
前者は納得がいくのですが、後者が理解できません。考え方等を教えていただけないでしょうか。

飽和水溶液中に入っている固体の砂糖の量が大きいほど、固体と水溶液の接している面積が大きいので、ある時間内に溶解する量も多くなるように考えられると思うのですが…。
平衡を考えるときは濃度だけを考えればよいので、固体の濃度とはすなわち密度のことであり、温度が一定であれば密度は一定なので、平衡には無関係であるという記述も見つけたのですが、よく分かっていません。

Aベストアンサー

>ここでいう、確率の定義が、飛び出す確率と衝突する確率で異なっているように感じます。

 ですから、ここを分けてください。飛び出す確率はあくまで界面の固体粒子のものです。

 一方、溶液側はその濃度に依存して界面の粒子数自体が変わります。。

>もう1点は、飽和水溶液に固体を加えれば、その新たに加えた固体の粒子がある確率にしたがって飛び出すことになると思います。このとき溶液の濃度は変わっていないはずです。

 これも同じです。当然界面の面積が大きくなりますが、それは固体の面積も、溶液の面積も変わります。よって、相変わらず平衡のままですから溶けない。

 平衡に達する時間は、界面の面積が大きいほど早く到達します。

 粒子は、知能を持っていません。自分の隣の状況しかわからないのです。

凝固点降下
 溶液側の溶媒粒子が界面に衝突する数が減るため、溶媒の固体側から飛び出す数が相対的に減りますから、平衡する温度は下がります。
沸点上昇
 溶液側の粒子が界面に衝突する数が減るため、液体側から飛び出す数が相対的に減りますから、平衡する温度は上がります。
浸透圧
 半透膜の濃度が濃い側の溶媒粒子が半透膜に衝突する数が減るので、薄い側から濃い側に溶媒が移動します。

・・・式が、PV=(定数)T になってしまう。

>ここでいう、確率の定義が、飛び出す確率と衝突する確率で異なっているように感じます。

 ですから、ここを分けてください。飛び出す確率はあくまで界面の固体粒子のものです。

 一方、溶液側はその濃度に依存して界面の粒子数自体が変わります。。

>もう1点は、飽和水溶液に固体を加えれば、その新たに加えた固体の粒子がある確率にしたがって飛び出すことになると思います。このとき溶液の濃度は変わっていないはずです。

 これも同じです。当然界面の面積が大きくなりますが、それは固体の面積も、...続きを読む

Q磁石につく金属とつかない金属

磁石に鉄、コバルト、ニッケルなどはつきますがアルミニウム、金、銀、銅などはつかないのはなぜか理由を知っている方は教えてください。

Aベストアンサー

原子を構成する電子のスピンが関係しています。
スピンとは電子の自転運動に相当し、スピンによって電子そのものが磁石としての性質を持ちます。
電子のスピン同士はお互いを打ち消し合う性質を持ちますが、鉄、コバルト、ニッケルはすべて打ち消し合わずに3d軌道と呼ばれる電子軌道にスピンが余ります。
このような物質が強い磁界に入り込むと、余ったスピンにより、強磁性体(磁石)に吸い寄せられます。
すべてのスピンが打ち消し合う物質の場合は、スピンが余っていないので、強磁性体(磁石)に吸い寄せられる事はありません。

Qなぜ100度になっていない水も蒸発するのでしょうか?

中一の子供に
「水は100度で蒸発するって習ったけど、部屋や外に置いてある水が、沸騰してないのに、ちょっとずつ蒸発してるのはなんで?」
と聞かれました。
どなたか中学生にもわかるように、説明していただけるかたいらっしゃいませんでしょうか!(自分もそういわれると、気になってしょうがなくなりました・・笑)

Aベストアンサー

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(氷にはならない)けれど、完全に切り離されてばらばらにもならない(水蒸気にならない)状態にある水の「分子」の集まりです。この集まりの中には、ちょっと"元気な"分子もいて、中には空気中に飛び出してしまうものがあります。一方、空気中の水蒸気の中にはちょいと"元気"がなくなって、"おとなしくしている水"の仲間に加わるものもあります。

 このような性質を持つ水を、空気といっしょに密閉容器に半分くらい入れて温度が一定の状態に保ってみましょう。最初は水蒸気がなかった、つまり完全に乾燥した空気があるとします。初めのうちは、水の中の"元気者"がどんどん出て行って空気中に広がり、湿度が上がっていきます。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるので、そのうち容器の中の空気は水蒸気でいっぱいになってしまいます。湿度100%です。こうなってしまうと、後は、ちょいと"元気がなくなって"水に戻る分子と"元気よく"水から飛び出す分子の割合が等しくなって、見かけ上何も変化が起こらなくなります。

 密閉容器の場合は、上記のようになりますが、水が部屋や外にある場合は、空気は大量にありますしどんどん入れ替わりますから、周囲の空気の湿度が何かの理由で100%にならない限り、水からは分子が逃げ出す一方になります。そのために、からっとした季節には、雨上がりにあった水たまりがいつの間にか蒸発してなくなったり、洗濯物がよく乾いたりするわけですね。逆にじめじめした季節には乾きが悪くなります。

 ちなみに、水は1気圧のもとで100℃で沸騰します。このときも蒸発は起こっていますが、水の表面ではなくて内部でいきなり気体になる(この現象を「沸騰」と呼んでいます)分子の方が圧倒的に多くなるので、目立たなくなります。

("元気"のような擬人的な表現を使いましたが、本来は"運動エネルギー"のような物理用語を使わなければいけません。中学生にもわかるように、ということですので、敢えて"禁断の"表現法を使いました。)

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(...続きを読む


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