硫酸の溶解度に影響する要因は何ですか？
硫酸としてよく知られているビトリオールのオイルは、水素（H）、硫黄（S）、酸素（O）の3つの元素で構成され、化学式H 2 SO 4を持っています。 これは知られている最も強力な酸の一つです。 また、危険な脱水剤であり、水に任意の割合で急速に溶解します。 硫酸の水への溶解度は非常にエネルギー的に有利であり、生命や手足の損傷に至ることさえあります。 水への優れた溶解性に寄与する要因には、その高い極性、イオン化の容易さ、水素結合による安定化、およびそのアニオンの対称性が含まれます。
一般的な規則「のように溶ける」は、高極性溶媒である水が他の極性物質を溶かすことを示します。 極性は、物質の誘電率、材料の電荷処理能力と密接な関係があります。 100％硫酸の誘電率は約100で、約80で水のそれよりも高くなります。この定数は、物質がその中に完全に含まれる粒子に対して行うことができる電荷減少の度合いを定義します。 このプロセスでは、硫酸の溶解度が明らかにエネルギー的に有利になります。
硫酸中でのイオン化は非常に強力であり、それ自体で行うことができます。このプロセスは自動プロトリシスと呼ばれています。 機構的には、反応は2 H 2 SO 4 →H 3 + SO 4 + HSO 4-です。 イオン化は、物質がその荷電成分に分解されるため、溶解プロセスの一部であるため、硫酸の溶解度は水中で完全であるだけでなく、急速です。 H 3 + SO 4部分自体がさらにイオン化します。
水素結合は、電気陽性の水素原子と、酸素、窒素、フッ素などの特定の電気陰性の原子との間で発生するさまざまな「弱い」結合です。 硫酸のマイナスイオンまたはアニオンには、4つの酸素原子に結合した硫黄原子が含まれています。 したがって、この構造には、強力な複数の水素結合を形成する十分な能力があります。 この結合形態は、陰イオンの安定性を高め、いったん形成されると、イオンの再結合に影響を与えます。 このプロセスはエネルギー的に非常に不利であり、硫酸の溶解性を保証する追加の要素を提供します。
完全にイオン化された硫酸の陰イオンはSO 4 -2です。 このイオンは非常に対称的であり、2つの電荷電子は周囲の4つの酸素原子のいずれかに容易に存在できます。 この共鳴安定性はさらにイオン再結合の傾向を低下させ、硫酸溶解度パッケージの一部です。 このすでに大きな陰イオンのサイズは、それに水素結合する周囲の水分子によって大きく増加します。 これは、水和アニオンのはるかに大きな外表面に適度な負電荷を広げ、正の金属カチオンの水和および加水分解のプロセスと比較することができます。