「飽和溶液」と「溶解度曲線」って何？元研究員がわかりやすく解説

ライター／wing

元製薬会社研究員。小さい頃から化学が好きで、実験を仕事にしたいと大学で化学を専攻した。卒業後は化学分析・研究開発を生業にしてきた。化学のおもしろさを沢山の人に伝えたい！

1.溶液と溶解度

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まず、溶解度とはなんのことでしょう？

溶解度とは一般的に水 100 g に対して最大限溶かすことのできる溶質の質量（g）のことをいいます。そして、温度と圧力が違えば溶解度は変わるのです。

まずは溶液とは何かから、紐解いていきましょう。

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1-1.溶液とは何か

溶かす物質のことを溶媒、溶ける物質のことを溶質、溶質と溶媒を混合して均一になったものを溶液と言います。

食塩水でいうと、溶媒が水、溶質が食塩、溶液が食塩水です。

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1-2.溶解度で何がわかる？

溶解度は水 100 g に対して、最大限溶かすことのできる溶質の質量（g）と説明しました。

20℃ で溶解度が 50 の物質といわれたら、20℃ で 100 g の水に 50 g まで溶かすことができるとわかります。

2.飽和溶液と溶解度曲線

溶解度曲線とは溶解度と温度の関係をグラフにしたものです。

溶解度曲線に入る前に、飽和溶液と溶解度、そして溶解度と温度の関係をまとめておきましょう。

2-1.飽和溶液と溶解度

飽和溶液とは、溶質を溶けきる限界まで溶かした溶液のことです。溶媒が水の場合は飽和水溶液ということもあります。

化学の用語でなくても、飽和していると言うといっぱいまで入っているという状態を想像しますよね。

つまり 50℃ で溶解度 30 の物質 A の飽和水溶液を作るには、50℃ の水 100 g に物質 A を 30 g 入れて均一に溶かせばよいのです。飽和溶液と溶解度の関係を何となく想像できたでしょうか？

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2-2.溶解度は温度で変わる

一般には固体の溶解度は温度が高くなるほど大きくなります。水とお湯ではお湯の方が砂糖などが溶けやすいですよね。

ということは、固体の溶解度と温度の関係をグラフにすると、右肩上がりのグラフになりそうだという事が分かります。

今回は詳しく説明しませんが、気体は固体と逆で温度が高いほうが溶けにくいのです。気体は低温の方が溶けるという事を覚えておくといいですよ。

2-3.溶解度曲線で何がわかる？

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溶解度の理解に欠かせないのが溶解度曲線で、よく理科の授業で扱われます。溶解度曲線とは温度に対して、100gの水に何 g の溶質が最大溶けきるかを表したものです。

溶解度曲線の説明には硝酸カリウムが出てきます。なぜ身近な食塩（塩化ナトリウム）ではないのかというと、食塩は温度による溶解度の変化が小さく説明がしにくいのです。

硝酸カリウムは、温度による溶解度の変化がとても大きいため、説明がしやすいという利点があります。そこで、硝酸カリウムの溶解度曲線を使って説明していきましょう。

実際に上のグラフから、意味を読み取ってみましょう。

(A) 20℃ では、水 100 g に硝酸カリウムは最大 31.6 g 溶かすことができる。（溶解度 31.6）
(B) 40℃ では、水 100 g に硝酸カリウムは最大 63.9 g 溶かすことができる。（溶解度 63.9）
(C) 80℃ では、水 100 g に硝酸カリウムは最大 168.8 g 溶かすことができる。（溶解度 168.8）