【4】溶液【化学解説】

液体カリキュラム

この記事では、化学「溶液」の解説をしていきます。

この項のポイントは以下の3つです。

ポイント
  • 溶解度
  • 希薄溶液の性質
  • 浸透圧

「液体」は、化学の4つめの章で、前の章の気体が分からなくて引きづり、ついていけなくなる人が多数です。

遅れないように、しっかり勉強していきましょう。

この単元をマスターすれば、頻出分野である溶液が得意分野になり、ライバルと差をつける決め手となるでしょう。

なお、前の章はこちらから飛べます。

溶解度

この項目を勉強する意味は「溶液分野の基本。ここでつまづくと溶液問題がキツくなるが、問題自体はパターンなので、点の稼ぎどころです。

勉強していきましょう!

溶解度

ある温度で100gの溶媒に溶解する溶質の最大量を、溶質の溶媒に対する「溶解度」という。

例)食塩水(溶質:食塩 溶媒:水)の30℃における溶解度は26.51である。

これは中学理科の範囲だから簡単ですね。

 

溶解度の難しいポイントは以下の3つ。

Check
  1. 溶質の質量/飽和溶液の質量 = 溶解度S /(S + 100) 
  2. 気体は温度の高い溶質には溶けにくい
  3. 水和物の溶解
  4. 溶液の濃度

 

溶質の質量/飽和溶液の質量 = 溶解度S /(S + 100)

溶質の質量/飽和溶液の質量 = 溶解度S /(S + 100)という式が成り立ちます。

100というのは、溶解度の定義が「溶媒100gに溶けている溶質の量」の100から来ています。

 

例えば、溶解度が30の物質があったら、溶質の質量/飽和溶液の質量 =0.23になります。

100gの溶媒に23gの溶質を溶かすと、飽和溶液は123gになる。

つまり、S + 100というのは飽和溶液の質量を表しているということ!

気体は温度の高い溶媒には溶けにくい

固体は温度の高い溶媒に溶けやすいのはイメージしやすいです。

しかし実は、気体は温度の高い溶媒には溶けにくくなります。

 

その理由は、水溶液の温度が高くなると分子のエネルギーも高くなり、運動が活発になって、水溶液から分子が飛び出していくから。

溶媒に溶ける気体より、水溶液から飛び出す気体の方が多くなるってこと!

水和物の溶解

水和物の溶解も、頻出問題かつ分かりにくいから覚えておきましょう。

 

水和物とは「結晶中に水分子を一定の割合で含んでいる物質」のことで、硫酸銅(II)五水和物CuSO4・5H2Oが代表的。

ちょっと違うけど、イメージとしては湿気って塊になった砂糖のようなもの。

湿気った砂糖を水に溶かす時は、砂糖が持っている水は溶質とは考えません!

砂糖

溶液の濃度

溶液の濃度は3種類の濃度を使うから非常に分かりにくい。

しっかり換算できるようにしよう。

Check
  1. 質量パーセント濃度
  2. モル濃度
  3. 質量モル濃度
  • 質量パーセント濃度:溶液の質量に対する溶質の質量の割合(パーセント表記)
    溶質の質量 〔g〕 / 溶液の質量〔g〕)×100

  • モル濃度:溶液1Lあたりに溶けている溶質の量を物質量molで表した濃度
    溶質の物質量 〔mol〕 / 溶液の体積〔L〕

  • 質量モル濃度:溶媒1kgあたりに溶けている溶質の量を物質量molで表した濃度
    溶質の物質量〔mol〕 / 溶媒の質量〔kg〕

 

この3つをそのまま覚えることをオススメします!

溶質の質量と物質量、溶液の質量と体積、溶媒の質量の5個を出すことを目標にしましょう!

5つさえ分かれば、それぞれへの変換は自由自在です!

希薄溶液の性質

この項目を勉強する意味は「溶液分野の基本でそれほど難しくないけど、先ほどの溶解度で脱落者が多数なので、点の稼ぎどころです。

勉強していきましょう!

Check
  1. 蒸気圧降下
  2. 沸点上昇
  3. 凝固点降下

蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下と難しそうな名前が並んでいますが、簡単にいうと「混じり物の溶液は、蒸発しにくくて、沸騰しにくくて、凝固しにくい」と覚えておきましょう。

 

よくある「海水で濡れた服は真水より乾きにくい」という理由も、海水は水に塩が混じることで蒸気圧降下が起こり、真水より蒸発しにくくなるからです。

塩が邪魔をするから真水が蒸発・沸騰・凝固がしにくくなるというイメージ!

テッド
テッド

パスタを茹でるときに塩を入れるのも、沸点上昇を狙ったもの。
塩水にすることで水の沸点が100℃を超えます!

また、蒸気圧降下や沸点上昇、凝固点降下は、溶質の分子やイオンの質量モル濃度に比例します。

つまり、たくさん溶質が溶けていればその分影響が強くなるってこと!

浸透圧

浸透圧を勉強する意味は「溶液分野の応用。捨てちゃう人も少なくないはず。あと一押ししたい方にオススメ!です。

勉強していきましょう!

 

浸透圧のキモは、何と言っても「ファントホッフの法則」。

ファントホッフの法則

ΠV = nRT

  • Π(πの大文字):浸透圧 (Pa)
  • V:体積(L)
  • n:溶けている溶質の物質量(mol)
  • R:気体定数
  • T:温度(K)

どこかで見たことあるような形ですね。

 

実は、気体の状態方程式と同じです。

n = m/Mとして溶けている溶質(非電解質)の質量mと分子量Mを使うパターンもあります。

 

浸透圧の対策は・・・、出題数が少なくて、問題のパターンも少ないので、問題を解いて解答方法を暗記するのがベスト。

お手元の問題集を活用していください。

テッド
テッド

浸透圧の問題はあんまり出題されませんが、できない人も多いので、チャンスでもあります!

まとめ

「溶液」について理解できましたか?

この記事の内容をまとめます。

まとめ
  • 溶解度:溶液の基本なので、しっかり押さえよう
  • 希薄溶液の性質:溶解度で脱落した人と差をつけられる
  • 浸透圧:もう1点を狙う貪欲な方は勉強しよう

この単元をマスターし、溶液の問題も解けるようなれば、もう化学苦手民とは差が大きく出ているはず!

自信をもって次の単元に進みましょう!

よくわからなかった人は、繰り返し勉強して、堅実に進みましょう!

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