原子、元素、化合物 – セッション 3

溶解度。飽和溶液。過飽和溶液。不飽和溶液。クロマトグラフィー。ペーパークロマトグラフィー。

ご存知のように、溶質が溶媒に溶けると溶液が形成されます。特定の条件下で溶質が溶媒に溶ける能力を溶解度と呼びます。特定の条件には、特定の温度と圧力の値が含まれます。溶解度は通常、リットルあたりのグラム数で測定されます。

食卓塩は水に溶けます。食塩の水への溶解度は 360 g/L。これは、最大 360 グラムの食塩を水に溶かすことができることを意味します。この溶解度値は室温および標準圧力でのみ有効です。

溶媒中の溶質の溶解度にはさまざまな要因が影響します。ほとんどの場合、液体中の固体の溶解度は温度の上昇とともに増加します。たとえば、1リットルの水を飲みます。この水にできるだけ多くの砂糖を加えてください。絶えずかき混ぜて砂糖を溶かします。

ある一定の点を超えると、それ以上の砂糖は水に溶けなくなります。少し温めて、水にさらに砂糖を加えます。砂糖が溶け始めるのがわかるでしょう。これは、加熱して温度を上げると、砂糖の溶解度が増すためです。

しかし、なぜ液体中の固体の溶解度は温度とともに上昇するのでしょうか。溶液の温度を上げると、溶質と溶媒分子のエネルギーが上昇します。このエネルギーは、溶質粒子を結合させている分子間力を破壊するのに十分です。これらの力が克服されると、より多くの溶質粒子が溶媒と混ざることができます。これにより溶解度が高まります。

飽和溶液には、特定の条件下で特定の溶媒に溶解できる最大量の溶質が含まれています。具体的な条件は通常、標準温度と標準圧力です。飽和溶液にさらに溶質を加えても、溶解しません。溶解しなかった溶質は固体として容器の底に蓄積されます。

過飽和溶液には、特定の温度と圧力で通常保持できる量よりも多くの溶質が含まれています。過飽和溶液では、溶質の量が通常の溶解度を超えています。過飽和は、高温で溶質を溶媒に溶解することによって達成されます。その後、余分な溶質が沈殿するのを防ぐためにゆっくり冷却します。

過飽和溶液は非常に不安定です。これは、その温度で溶媒が通常保持できる量よりも多くの溶質が含まれているためです。いかなる混乱も急速な結晶化や沈殿を引き起こす可能性があります。過飽和溶液には実用的な用途があります。たとえば、特定の種類のキャンディーの製造には、過飽和の砂糖溶液の作成が必要です。冷却すると溶液が結晶化し、滑らかな質感が生まれます。

不飽和溶液では、溶媒は与えられた条件の下で可能な最大量の溶質を溶解していません。飽和点に達していないため、より多くの溶質を溶解できる溶液です。不飽和溶液は日常生活でよく見られます。たとえば、お茶に砂糖を入れて、砂糖が完全に溶けるまでかき混ぜると、不飽和糖溶液ができたと言えます。飽和状態になる前に砂糖を追加できるからです。

さまざまなインクが混ざっていると想像してください。この混合物を作るためにどの色のインクが混ぜられたかを知りたいのです。あなたならどうしますか？。クロマトグラフィーの助けを借りればそれが可能になります。クロマトグラフィーは、混合物を個々の成分に分離するために使用される実験技術です。クロマトグラフィー技術にはさまざまな種類があります。

ここでは、ペーパークロマトグラフィー技術を使用してインクの混合物を分離します。ペーパークロマトグラフィーには 2 つの段階があります。これらは固定相と移動相と呼ばれます。固定相は動きません。ペーパークロマトグラフィーでは、ろ紙が固定相として使用されます。

移動相が固定相の上に移動します。移動相は通常、溶媒または溶媒の混合物です。ペーパークロマトグラフィーでは、移動相がろ紙の上を移動します。これは液体とろ紙の親和性により起こります。

分離する混合物は通常、少量の溶媒に溶解されます。この溶液を少量、ろ紙の底近くに塗布します。次に、ろ紙を蓋付きの容器に入れます。容器内には移動相が少量入れてあります。蓋が閉まり、密閉された環境が作られます。移動相は毛細管現象によって紙の上を移動します。

溶媒が紙の上を移動すると、混合物の成分も一緒に運ばれます。コンポーネントによって移動速度は異なります。これにより、紙に沿って分離が起こります。溶媒の先端が紙の特定の点に到達すると、紙は容器から取り出されます。分離されたコンポーネントは視覚化されます。色のついた物質の場合は、紙の上の色のついた帯や斑点を見ることでこれを行えます。ご覧の通り、インクの混合物は分離されています。

原子、元素、化合物 – セッション 3

溶解度。 飽和溶液。 過飽和溶液。 不飽和溶液。 クロマトグラフィー。 ペーパークロマトグラフィー。

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