溶解度積(Ksp)とは?
溶解度積定数 Ksp は、水にわずかしか溶けないイオン性固体が溶解するときの平衡定数です。塩が AaBb → a A + b B のように溶解する場合、固体は式から省かれ、Ksp は溶け出した各イオン濃度をそれぞれの化学量論係数で累乗した積に等しくなります。Ksp が小さいほど溶けにくく、大きいほどよく溶ける塩であることを意味します。
この計算ツールの使い方
陽イオン \([A]\) と陰イオン \([B]\) の平衡濃度(mol/L)に加えて、釣り合いの取れた溶解反応式から得られる化学量論係数 \(a\) と \(b\) を入力してください。本ツールは Ksp、各イオンの項、そして pKsp を返します。AgCl のような単純な 1:1 の塩では、どちらの係数も 1 です。Mg(OH)2 の場合は陽イオンの係数が 1、陰イオン(OH)の係数が 2 となります。
計算式の解説
$$K_{sp} = [A]^{a} \cdot [B]^{b}$$ 各イオン濃度は、化学式単位あたりに生成するそのイオンのモル数で累乗します。純粋な固体の活量は 1 であるため、式には決して現れません。結果は無次元の数値になります(慣例として、濃度は 1 mol/L の標準状態を基準とします)。
計算例
Ag2CrO4 → 2 Ag + CrO4 を考えてみましょう。\([Ag] = 2 \times 10^{-4}\) mol/L(\(a = 2\))、\([CrO_4] = 1 \times 10^{-4}\) mol/L(\(b = 1\))とすると、$$K_{sp} = (2\times10^{-4})^{2} \times (1\times10^{-4}) = 4\times10^{-8} \times 1\times10^{-4} = 4\times10^{-12}$$ となり、\(pK_{sp} \approx 11.4\) が得られます。
よくある質問
Ksp に単位はありますか? 活量を用いる現代の慣例では、各濃度を 1 mol/L の標準状態で割るため、Ksp は無次元です。
Ksp と Q の違いは何ですか? Q(反応商)は任意の濃度を使いますが、Ksp は平衡(飽和)状態の濃度を使います。\(Q > K_{sp}\) なら沈殿が生じ、\(Q < K_{sp}\) なら溶液は未飽和です。
モル溶解度をそのまま使えますか? はい。各イオン濃度をモル溶解度 \(s\) で表してから代入します。この計算ツールでは、入力された具体的なイオン濃度をそのまま使って計算します。