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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.67>

2|溶解度と再結晶

 飽和

 水に塩化ナトリウムを入れると,塩化ナトリウム水溶液ができる。しかし,塩化ナトリウムが多くなると,いくらかき混ぜても溶けきれずに,容器の底に残るようになる(図6)。溶質がそれ以上水に溶けきれなくなったときを飽和したといい,その水溶液を【飽和水溶液】という。

 溶解度

 一定の量の水に溶ける物質の質量は,物質によって決まっている。水100gに物質を溶かして飽和水溶液にしたとき,溶けた物質の質量を【溶解度】という。一般に,固体の物質の溶解度は,温度が高くなると大きくなるが,その度合いは物質によって異なっている。

図6 溶けきれなくなるとは

一般に,溶質が水に溶ける量には限界があります。

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溶解度のちがいを「いす取りゲームのモデル」で考えてみましょう。

ミョウバンは,水温が高いほどたくさん溶けますね。これは,温度が上がるほど「いす」が増えると考えればいいんですね。

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物質が溶ける質量のグラフは水50gのときの値である。

図7 飽和のモデル

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食塩のように,水温を上げてもあまり溶ける量が変わらない場合は,「いす」の数が変化しないと考えるんですね。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.68>

 ある物質について,温度ごとの溶解度を線でつなぐと図8のような溶解度のグラフ【溶解度曲線】ができる。水に溶かす物質の質量が溶解度を超えた場合,その物質は溶けきれずに残る。

図8 いろいろな物質の溶解度

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一般的には,水温が上がるほど,溶ける質量は増えていくんですね。

そうです。ただ,物質によって溶解度曲線は 大きく異なります。p.240の例題で,溶解度の考えに慣れておきましょう。

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ミョウバンは100gの水に, 20℃のとき11.4g,40℃のとき23.8g, 60℃のとき57.4g溶ける。

図9 溶解度のグラフの読み方

100gの水にミョウバン23.8g を溶かすと,40℃以上では全部溶ける。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.69>

 塩化ナトリウムと硝酸カリウムでは,溶解度曲線が大きく異なることがわかる。溶解度曲線のちがいをもとに,水溶液から溶質を取り出す方法について,どのように科学的に探究できるだろうか。

 探究3   溶質を取り出す
気づき

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塩化ナトリウムや硝酸カリウムの水溶液から溶質を取り出すには,どのようにしたらよいでしょうか。図10のグラフを見て話し合ってみましょう。

図10 塩化ナトリウム,硝酸カリウムの溶解度

2つの物質を比べると,溶解度曲線がずいぶんちがうね。

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グラフの傾きから,どんな仮説が立てられるだろう。

課題

水溶液から溶質を固体として取り出すには,どのようにすればよいか。

仮説

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溶解度のグラフから考えると,温度を変化させたときに溶け残る量が計算できそうだね。

食塩(塩化ナトリウム)は温度を変化させても,溶質があまり出てこないと思う。

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たとえば食塩水なら,水をかわかすと,溶けていた食塩が固体として出てくるよね。

計画

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水溶液を氷で冷やせば,溶けている物質が 出てくると思う。

あたためるなら加熱器具が必要だね。温度計も。

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溶けていた溶質が出たときに,観察するためのルーペもあったほうがいいね。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.70>

方法

準備

塩化ナトリウム,硝酸カリウム,試験管(4),試験管立て,ビーカー(2),メスシリンダー,電子てんびん,こまごめピペット,加熱器具,温度計,スタンド,スライドガラス(2),ガラス棒,ルーペ,薬さじ,薬包紙,保護めがね,ホットプレートやドライヤー

1.物質を溶かす

試験管ア,イに水を5cm³(5g)ずつ取り,塩化ナトリウム,硝酸カリウムをそれぞれ3g入れる。よくふり混ぜ,全部溶けるか調べる。

2.加熱して溶かす

試験管を加熱し,水の温度を50℃まで上げて,溶ける量が増えるか調べる。


 注意!! 
 加熱した器具は熱くなっているので,やけどに注意する。

3.冷やす

2.の試験管ア,イの水溶液を,新しい試験管に移す。新しい試験管を水で冷やし,水溶液のようすを観察する。


 ポイント 

2.で溶け残りがあった場合,新しい試験管に上ずみ液を移す。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.213>

基本操作 ろ過のしかた

デンプンの粒は小さいが,水に溶けることはない。このような場合は,「ろ過」という操作で,水と分けることができる。

図1 ろ過のしかた

図2 ろ紙の折り方

図3 ろ過のしくみ

デンプンの粒はろ紙のすきまより大きく,粒がろ紙の繊維にひっかかっています。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.215>

基本操作 こまごめピペットの使い方

① 下図のように,ピペットを持ち,親指と人さし指でゴム球を押して,ピペットの中の空気を出す。


 注意!! 
 ピペットの先はガラスがうすく,大変割れやすいので注意する。

② 親指でゴム球を押したまま,ピペットの先を液体につけ,親指の力をぬいて必要な体積の液体を吸い上げる。


 注意!! 
 ピペットの先を上に向けない。液体がゴム球に流れこむと,ゴムがいたんでしまう。

③ 親指でゴム球を押して,液体を出す。


 注意!! 
 ピペットの先が容器や液面にふれないようにする。


 ポイント 
 

ゴム球を軽く押すと,1滴ずつ落とせる。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.71>

方法

4.水を蒸発させて観察する

それぞれの水溶液を1滴ずつスライドガラスに取り,乾燥させて現れた固体をルーペで観察する。

結果


 ポイント 

  • 溶質が飽和したときは,手順1〜4のいつか。
  • 物質を溶かした水溶液を冷やすと,どのような変化があったか。
  • 水を蒸発させて取り出した固体はどんな形をしていたか。
考察


 ポイント 
 

  • 水溶液から溶質を取り出す方法を溶解度曲線をもとに説明する。
  • 水溶液から現れた物質の形を比べることで,物質を区別することができるか。
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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.209>

基本操作 双眼実体顕微鏡の使い方

双眼実体顕微鏡は倍率が20〜40倍で,ルーペで見るには小さすぎる試料の観察に適している。また,2つの接眼レンズと対物レンズをもつので,両目で立体的に観察できる。

① 左右の2つの接眼レンズの間隔を自分の目の間隔に合わせる。

② 粗動ねじをゆるめて鏡筒ごと上下させ,ピントをおおまかに合わせる。

③ 右目の視力に合わせてピントを調節するため,右目だけでのぞき,微動ねじを回して観察する部分がはっきり見える位置に合わせる。

④ 左目の視力に合わせるため,左目だけでのぞき,視度調節リングを回す。右目の場合と同じ部分がはっきり見えるようにする。


 注意!! 
 持ち運ぶときは両手でしっかりと持つ。


 ポイント 
 

ステージは取り外しができ,片面は黒く,もう一方の面が白い。試料が見やすい面を使う。

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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.72>

 探究3   結果から考察する
結果
  • 塩化ナトリウムは,温めても冷やしても,溶ける量は変わらないようだった。
  • 硝酸カリウムを入れた試験管を温めると,硝酸カリウムはすべて溶けた。
  • 硝酸カリウム水溶液は,冷やすと針状の物質が現れた。
  • 水を蒸発させて出てきた物質の形は,塩化ナトリウムと硝酸カリウムで異なっていた。

(a)水溶液のようすの変化

(b)水を蒸発させたときに出てきた物質の形

図11 探究3の結果例

考察
  • 温度による溶解度曲線の変化が小さい物質の場合,水溶液から水を蒸発させると溶質を取り出すことができる。
  • 温度による溶解度の変化が大きい物質の場合,水溶液を冷やすことでも溶質を取り出すことができる。
  • 水溶液から現れた物質の形は,物質の種類によってちがう。
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※このウェブページは中学校理科1年の学習内容です。<1年p.73>

 結晶

 温めた水溶液を冷やしたり,水を蒸発させたりすると,それぞれの水溶液で特徴的な形の固体が出てくる(図12)。このようにして得られたそれぞれの固体は,いくつかの平面で囲まれた規則正しい形をしている。この固体を【結晶】という。結晶は純粋な物質であり,結晶の形や色は物質によって決まっているので,物質が何であるかを知る手がかりになる。

4 再結晶

 固体の物質を水などの溶媒にいったん溶かし,冷やしたり溶媒を蒸発させたりして,再びその物質を結晶として取り出すことを【再結晶】という。再結晶を利用すると,混合物からより純粋な物質を得ることができる。

図12 ミョウバンの結晶

図13 再結晶をモデルで考える

硝酸カリウム水溶液を立方体のモデルで考えます。図中の●は,溶けている硝酸カリウムです。グラフと関連させて,温度によって結晶が出たり,溶ける量が増えたりすることを理解しましょう。

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ニュース

※科学ニュースの更新は2025年4月を目処にはじまります。

  • 【メントスコーラ,あたためるとどうなる?】 2023年3月1日
    一般的に,固体を水に溶かすときその溶ける量(溶解度)は温度が上がるほど大きくなり,気体は温度が上がるほど水への溶解度が小さくなります。では,それをふまえて「メントスコーラ」について考えてみましょう。 「メントスコーラ」とは,コンビニやスーパーでおなじみの「メントス」というソフトキャンディをコーラに投入するとコーラが勢いよく噴き出す,科学ショーなどでも人気の実験です。 実際にコーラをあたためてメントスを投入した動画では,あたためていないコーラと比べ,噴きだす勢いが違います! 溶解度の理解促進にもつながる実験ですが,もし学校で演示をしようとお考えの際は,実験動画を参照の上,後片付けの容易な場所の選定をおすすめします。 もと記事リンク

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