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潮解性と溶解度
jamf0421の回答
溶解度と潮解性は直接は関係ないと思います。 単純なモデルでは溶解度は溶質の融解のエンタルピーに結びつきます。飽和溶液が理想溶液の場合、固体状態の溶質と、溶液中の溶質の化学ポテンシャルが等しいとおくと以下のようになります。 μo(s)=μo(l)+RTlnx・・・(1) ここでxは溶液中の溶質の化学ポテンシャルです。これを(μo(l)-μo(s))/T=-Rlnxと書き換えてから両辺をTで微分してみます。左辺はGibbs-Helmholtzの式が使えて (∂(Δμ/T)/∂T)_p=-ΔH/T^2・・・(2) となります。ここでΔHは純溶質物質が融解するときのエンタルピー変化になります。右辺は-∂(Rlnx)/∂Tとなります。両辺をT=To(純溶質物質の融点)からT(ある温度)まで積分します。この時xは1からxまで変化します。これより ΔH(1/To-1/T)=Rlnx x=exp{(ΔH(1/To-1/T)/R}・・・(3) となります。つまりある温度での飽和溶液の溶質モル分率は、溶質の融解のエンタルピー変化で決まることになります。 一方潮解性は(普通は)水溶液の話で、飽和溶液の水の蒸気圧が、大気中の水蒸気圧よりも低い時に起こります。蒸気圧とモル分率の関係は完全溶液を考えると μo(T,P)+RTlnx=μ*(T)+RTlnP・・・(4) です。今度は溶媒である水の化学ポテンシャルを扱っています。ここでμo(T, P), μ*(T)はそれぞれ純水、単位圧力(1 atm)での水蒸気の化学ポテンシャルです。Pは水蒸気分圧、xは溶液中の水のモル分率です。 k=exp[(μo(T,P)-μ*(T))/RT]・・・(5) とすれば P=kx・・・(6) となります。x=1(純水)ならばP=Po(飽和蒸気圧)なので(6)は P=xPo・・・(7) となります。これはRaoultの法則です。これが成り立つ場合は、溶液中の水のモル分率がxの時溶液の水の平衡蒸気圧は、Poを飽和蒸気圧としてxPoとなるので大気の湿度が100%ならば必ず潮解することになります。 そこで潮解しやすい、とは(7)のPが小さくでてくることで、理想系から離れ、化学ポテンシャルの式の中のx→γxとなって(γは活動度係数)P=γxPoになり、このγが小さくなることに対応します。
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