溶解度とは?温度との関係って?練習問題にもチャレンジして理解を深めよう!

2024.01.31

Byかむら

溶解度ってなんだろう?

溶解度とは、中学1年で習う理科の単元の1つです。この記事では、以下の内容について説明しています。

  • 溶解度とは何なのか?
  • 溶解度と温度は関係があるのか?
  • 溶解度のテスト対策はどうするのか?

溶解度を理解すれば、日常生活でも役に立つ点があります。授業で溶解度が理解できなかった人も、理解できている人も、テストのための復習のつもりでぜひご覧ください。

溶解度とは

溶解度とは、「水100gに対し、物がどのぐらい溶けるか」を指します。

たとえば、水100gに対し、砂糖を加えていきます。はじめのうちは、きれいに砂糖が溶けるでしょう。しかし、加える砂糖の量が増えてくるにつれ、水に溶け残りが生じ始めます。溶け残りが発生しないギリギリの砂糖の量を、溶解度といいます。

このとき、水には砂糖が限界まで溶かされています。ものを溶かした液体(水)を溶媒、溶けた物質(砂糖)を溶質といい、限界までものを溶かした水溶液(砂糖水)を飽和溶液と呼びます。

溶解度とは

溶解度と温度の関係について

溶解度と温度には密接な関係があります。以下の表をご覧ください。
この表はそれぞれの温度における塩化ナトリウム(食塩)と硝酸ナトリウムの溶解度をまとめたものです。

 水の温度

 0℃

 20℃

 40℃

 60℃

 80℃

 塩化ナトリウム

 35.7g

 35.9g

 36.4g

 37g

 37.9g

 硝酸ナトリウム

 73g

 87.6g

 102g

 122g

 148g

物質によって水に溶ける量が違うこと、水の温度が高くなるにつれて物質が溶けやすくなっている(溶解度が上がっている)ことがわかります。

たとえば、ホットコーヒーとアイスコーヒー。粉砂糖を溶かすときには、どちらのコーヒーに入れれば溶けやすいでしょうか?

多くの場合、アイスコーヒーにはガムシロップなどの液体の甘味料が付いているでしょう。これは温度が低いと砂糖が溶けにくいため、あらかじめ液状にした砂糖を使って、コーヒーに溶かしやすくしているのです。

カップスープの粉が冷水では溶けにくかったり、冷たい牛乳にココアを入れてもなかなか解けなかったりするのは、溶解度と温度の関係性によるものです。

なお、食塩は温度が上がっても溶けやすさが変わらないとされています。実は食塩はとても溶けにくい物質です。溶けているように見えても、水に混ざって消えたように見えるだけで、実際には溶けていないこともあります。

温度が上がるほど溶解度も上がるという関係性は、溶解度曲線というグラフでも表せます。溶解度曲線については以下の記事をご覧ください。

溶解度曲線ってなんだろう?

溶解度と温度の関係について

溶解度の計算問題にチャレンジしよう

溶解度の基本が理解できたら、計算問題を解いてみましょう。ここでは溶解度の基本的な問題を2問出題しています。詳しく解説も行っていますので、テストに備えてぜひチャレンジしてみてください。

例題

0℃100gの水に、35.7gの食塩が溶けています。200gの水には何gの食塩が溶けますか?

解答と解説

水の量が100gから200gと2倍になっているので、溶ける量も2倍になると考えましょう。

35.7×2=71.4
答え:71.4g
となります。

300gの水には、35.7×3から107.1gの食塩が溶けると考えます。
水と溶けられる食塩の量は比例の関係になっており、「水が増えた分だけ溶ける物質の量も増える」と覚えておきましょう。

それでは実際に問題を解いてみましょう。

問題1

物質Aを水300gに溶かしたところ、60g溶かしたところで溶け残りが生じ始めました。物質Aの溶解度を求めなさい。

解答と解説

溶解度は「水100gに対し、物がどれくらい溶けるか」の数値です。
水300gで60gまで解けることが、問題文からわかります。
水の量が3分の1になると、溶ける物質の量も3分の1になるため、

60÷3=20

100gの水に物質Aは20gまで溶けることがわかりました。
答えは20gと導き出せます。

続いて応用問題です。

問題2

物質Bを水200gに入れると、30g溶かしたところで溶け残りが生じ始めました。
この物質Bを500gの水に100g入れた場合、全て溶けるかどうか答えなさい。

解答と解説

数値がたくさん出てきてややこしく感じるかもしれませんが、基本の考え方は同じです。一つずつ解いていきましょう。

まず、物質Bの溶解度を求めます。
水200gに30g溶けるということは、物質Bの溶解度は

300÷2=15

から15gであるとわかります。

500gの水に物質Bを溶かそうとする場合、水の量が5倍になっているため、溶けられる物質Bの量も5倍になります。

15×5=75

計算式から、物質Bは500gの水に75gしか溶かせないことがわかりました。
100gの物質Bを水500gに加えた場合、25gの溶け残りが出てしまいます。

よって答えは、全ては溶けないです。

ここで注意が必要なのは、今回の計算問題には温度がかかわっていないということです。
液体の温度によって溶けやすさ(溶解性)は変化するため、問題文に温度設定があるかどうかをよく確認してから解き始めるようにしましょう。

温度も含めた溶解度の練習問題は、こちらの記事で紹介しています。

溶解度曲線ってなんだろう?

溶解度の計算問題にチャレンジしよう

まとめ

「溶解度」と言われると難しく感じるかもしれませんが、物の溶けやすさと考えると良いでしょう。実際に、身の回りのコーヒーや砂糖の関係を思い浮かべると理解しやすくなるかもしれません。

溶解度は温度が上がるにつれ大きくなっていきます。水の量が増えるにつれ、溶かせる物質の量も同じ比率だけ増えていきます。

溶解度の基本をおさえておくと、料理をする上でも役に立つでしょう。この記事を参考に、ぜひ溶解度の復習をしてみてください。

溶解度まとめ