Solubility - yokaido (English spelling) solubility

Japanese: 溶解度 - ようかいど（英語表記）solubility

Generally, when a solute dissolves in a particular solvent, there is an upper limit beyond which it cannot dissolve. This upper limit is called the solubility, and is usually expressed as the number of grams that dissolve in 100 grams of pure solvent. For example, the solubility of sodium chloride in water is said to be 36.8 grams at 25°C.

The solubility of a solid usually increases with increasing temperature. When the heat of dissolution is negative, heat absorption occurs during dissolution, and in this case the higher the temperature the greater the solubility. When the heat of dissolution is positive, such as lithium carbonate, the higher the temperature the smaller the solubility, but this is rare.

[Yamazaki Akira]

Solubility curve

When solubility is plotted against temperature, a solubility curve can be drawn. The greater the absolute value of the heat of solution, the steeper the slope. A substance that shows a steep slope, such as ammonium nitrate, indicates that the heat of solution is largely negative. Some substances, such as sodium chloride, show almost no temperature dependence.

The solubility of a hydrate in water is measured as for the anhydrous form. When the solubility is extremely high, it may dissolve in the water of crystallization. An example of this is sodium thiosulfate.

The heat of solution is the energy that flows in and out with the change in state between the solid and liquid phases. Therefore, different solubility curves will be drawn for the same compound for different solid phases.

When a substance has a large difference in solubility depending on temperature, this difference can be used to purify the substance by recrystallization. For example, when a saturated solution of alum (potassium aluminum sulfate) at 80 °C is cooled to 0 °C, most of it precipitates as crystals.

[Yamazaki Akira]

Gas Solubility

The solubility of a gas is related to temperature and pressure. The lower the temperature and the higher the pressure, the greater the solubility. When beer or cider is left at room temperature and the bottle is uncorked, the pressure drops suddenly to 1 atmosphere, causing it to foam violently and overflow. However, if it has been stored in the refrigerator for a long time, the solubility is higher at lower temperatures, so this is something we experience every day. The so-called decompression sickness also occurs due to the decrease in the solubility of gases caused by the sudden change in pressure. Under the high pressure in the ocean, oxygen and nitrogen dissolved in the blood are released as bubbles in the blood vessels when the pressure drops due to a sudden rise to the surface. In recent years, helium has been used as a diluent for oxygen instead of nitrogen, taking advantage of its high solubility and fast penetration through blood vessel walls.

[Yamazaki Akira]

Solubility curve
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Solubility curve

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

一般的に、ある特定の溶媒にある溶質が溶ける際には、上限があってそれ以上は溶解しない。この上限を溶解度とよび、通常、純溶媒100グラムに溶解するグラム数で表す。たとえば、塩化ナトリウムの水に対する溶解度は、25℃で36.8グラムであるという。

　固体の溶解度は、通常は温度の上昇とともに大きくなる。溶解熱がマイナスの値をとるものは、溶解時に吸熱がおこるが、この際は高温ほど大きな溶解度を示すことになる。溶解熱がプラスのもの、たとえば炭酸リチウムなどは、高温ほど溶解度が小となるが、このような例は少ない。

［山崎　昶］

溶解度曲線

溶解度を温度に対してプロットすると、溶解度曲線solubility curveが描ける。溶解熱の絶対値が大きいほど傾斜は急になる。硝酸アンモニウムのような大きな傾斜を示すものは、溶解熱が大きくマイナスであることを示す。塩化ナトリウムのようにほとんど温度依存性を示さないものもある。

　水和物の水への溶解度は無水物のものとして測定する。溶解度が著しく大となると、結晶水の中に溶解してしまうような場合も存在する。チオ硫酸ナトリウムなどがその例である。

　溶解熱は固相と液相との中での状態の変化に伴うエネルギーの出入りである。したがって、固相が異なるものに対しては、同じ化合物に対しても異なった溶解度曲線が描かれることになる。

　温度によって溶解度に大きな差が現れる場合には、この差を利用して再結晶により物質の精製が行える。たとえば、ミョウバン（硫酸アルミニウムカリウム）の80℃における飽和溶液を0℃に冷却すると、ほとんどが結晶として析出する。

［山崎　昶］

気体の溶解度

気体の溶解度は、温度と圧力とに関係する。温度が低いほど、また圧力が高いほど大きくなる。ビールやサイダーなどは、室温に放置したものの栓を抜くと、圧力が急激に減少して1気圧に下がるため激しく発泡し、吹きこぼれるが、冷蔵庫に長時間保存しておいたものは、低温ほど溶解度が高いこともあって発泡が激しくないことは日常経験していることである。いわゆる潜水病も、圧力の急激な変化による気体の溶解度の減少のためにおこる。海中での大きい圧力下では、血液中に溶けている酸素や窒素などが、急激に海面に浮上したりして圧力が下がったときに血管の中に気泡として遊離することが原因である。近年ヘリウムが窒素のかわりに酸素の希釈剤として用いられるようになったのは、溶解度が大きいことと、血管壁の透過が速いことなどを利用したものである。

［山崎　昶］

溶解度曲線

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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