【プロ講師解説】沈殿生成反応の仕組みと沈殿生成反応式の作り方にあるように、溶解度の小さいイオン結晶が作られたときに沈殿が生成する。このページでは『溶解度が小さく水に難溶なイオン結晶(水酸化物・硫化物・塩化物・硫酸・クロム酸・炭酸イオン)』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。


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水酸化物イオンOHとの反応

水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水を特定の陽イオンが入っている水溶液に加えると沈殿生成反応が起こる。

どの陽イオンが水酸化物イオンOHと沈殿生成反応を起こすかについてはイオン化列を利用するといい。

イオン 沈殿生成反応
Li+ , K+ , Ca2+ , Na+ ほぼ沈殿しない
Mg2+ , Al3+ , Zn2+ , Fe2+ , Fe3+ , Ni2+ , Sn2+ , Pb2+ , Cu2+ 水酸化物の沈殿が生成
Hg2+ , Ag+ 常温で水酸化物が分解
→酸化物の沈殿が生成

Ag+を含む水溶液を塩基性にすると水酸化銀(Ⅰ)AgOHではなく酸化銀Ag2Oが沈殿する。これは、常温で水酸化物の分解反応が起こると考えればOK。

\[
2AgOH\overset{常温}{→} \underbrace{ Ag_{2}O }_{ 褐色 }↓+H_{2}O
\]

硫化物イオンS2-との反応

硫化ナトリウム水溶液や硫化水素ガスを特定の陽イオンの入っている水溶液に加えると沈殿生成反応が起こる。

どの陽イオンが硫化物イオンS2-と沈殿生成反応を起こすかについては水酸化物イオンの場合と同様イオン化列を利用するといい。

イオン 沈殿生成反応
Li+ , K+ , Ca2+ , Na+ , Mg2+ , Al3+ ほぼ沈殿しない
Mn2+ , Zn2+ , Fe2+ , Co2+ , Ni2+ 中・塩基性下で硫化物の沈殿が生成
Cd2+ , Sn2+ , Pb2+ , Cu2+ , Hg2+ , Ag+ 液性に関わらず硫化物の沈殿が生成

アルカリ金属元素・アルカリ土類金属元素の水酸化物は全て沈殿しにくい。またイオン化傾向がZn以下のものは中性・塩基性下の条件で沈殿を形成し、Sn以下のもの+Cdは全液性下で沈殿を形成する。水溶液の液性によって沈殿生成のしやすさが異なるので注意しよう。

※水溶液の液性によって沈殿生成のしやすさが異なる理由

硫化物イオンは、水溶液中で以下のような平衡状態になっている。

\[
H_{2}S⇄HS^{-}+H^{+}\\
HS^{-}⇄S^{2-}+H^{+}
\]

もし溶液が酸性だったとすると、周りにH+の量が非常に多くなってるため“ルシャトリエの原理”によりH+の量が少なくなる方向、つまり左方向に平衡が移動することになる。

その結果、硫化物イオンS2-の量も同時に減るため、より沈殿ができにくい環境となり、イオン化傾向が高めで簡単には沈殿になりにくいZn2+,Fe2+,Ni2+などの金属イオンは沈殿にはならずそのまま溶液中にイオンの状態で存在することになる。逆に、イオン化傾向が低く沈殿になりやすいPb2+,Cu2+,Ag+などの金属イオンはたとえS2-の量が少なくても積極的にこれとくっつくことになるため、沈殿を形成しやすい。

塩化物イオンClとの反応

塩化物イオンはほとんど沈殿を生成しない。水に難溶なイオン結晶(沈殿)としては以下の3コを覚えておけばOK。

イオン イオン結晶(沈殿)
Ag+ AgCl
Pb2+ PbCl2
Hg22+ Hg2Cl2

ちなみにPbCl2は熱水には溶ける。(沈殿にならない)

硫酸イオンSO42-との反応

硫酸イオンも塩化物イオン同様ほとんど沈殿を作らない。水に難溶なイオン結晶として以下の4コを覚えておこう。

イオン イオン結晶(沈殿)
Ca2+ CaSO4
Sr2+ SrSO4
Ba2+ BaSO4
Pb2+ PbSO4

Ca2+、Sr2+、Ba2+は全てアルカリ土類金属元素の陽イオンである。

クロム酸イオンCrO42-との反応

クロム酸イオンもほとんど沈殿を形成しない。水に難溶なイオン結晶として以下の3コを覚えておこう。

イオン イオン結晶(沈殿)
Pb2+ PbCrO4
Ba2+ BaCrO4
Ag+ Ag2CrO4

炭酸イオンCO32-の沈殿

炭酸イオンは様々なイオンと沈殿を形成するが、中でも「陽イオンの定性分析」で頻出のアルカリ土類金属元素との沈殿を覚えておこう。(陽イオンの定性分析については「陽イオンの定性分析〜原理・目的・反応式まとめ〜」を参照)

イオン イオン結晶(沈殿)
Ca2+ CaCO3
Sr2+ SrCO3
Ba2+ BaCO3

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