溶解度・再結晶の計算
溶解度(水100gあたり)から、溶ける最大量・飽和溶液の内訳・冷却や蒸発で析出する結晶の量を、質量保存の途中式つきで計算します。硝酸カリウムなどの再結晶の練習問題の検算や実験の見積もりに役立ちます。
例題で試す
パターンを選び、溶解度と質量を入れると計算できます。
使い方
- 1
求めたいパターンを選ぶ
「溶ける量の内訳」「冷却で析出」「蒸発+冷却」の3つから選びます。
- 2
溶解度と量を入力
問題文の溶解度(水100gあたりのg)と、水または飽和溶液の質量を入れます。
- 3
途中式と前提を確認する
「高温での内訳 → 低温で溶ける量 → 差が析出量」の流れと、無水物・蒸発なしなどの前提を確かめます。
このツールの特長
- 溶ける量の内訳・冷却で析出・蒸発+冷却の3パターン
- 水の量からでも飽和溶液の量からでも計算できる
- 「高温の内訳 → 低温の溶解量 → 差」の途中式を表示
- すべてブラウザ内で計算。登録不要・入力値は送信されない
こんな場面で便利
宿題・問題集の検算
硝酸カリウムなどの再結晶の問題を、途中式を見ながら答え合わせできます。
再結晶実験の下見
冷却でどれくらい結晶が得られるか、理論値を実験の前に見積もれます。
溶解度曲線の読み取り
2つの温度の溶解度から析出量を計算し、グラフの読み方を確かめられます。
詳しい説明
溶解度とは、一定の温度で水100gに溶ける物質の最大量(g)のことです。上限まで溶けた溶液を飽和溶液といい、溶解度Sの飽和溶液は「水100g + 溶質Sg = 溶液(100+S)g」という比率になります。水や溶液の量が100gと違う場合は、この比率を比例で拡大・縮小して考えます。
冷却で結晶が析出するのは、溶解度が下がるのに水の量は変わらないためです。高温で溶けていた量から、低温で溶けていられる量を引いた差が析出量になります。飽和溶液の質量M gから直接求める場合は、析出量 = M × (S₁ − S₂) ÷ (100 + S₁) という比例式でも同じ答えになります。
このツールは「無水物が析出し、水は蒸発しない」という前提で計算します。水和物(CuSO₄・5H₂Oなど)が析出する場合は、結晶が水を連れ出すため残りの水の量が減り、この式は使えません。また実際には過飽和・不純物・冷却速度などの影響で、理論値どおりに析出しないことがあります。気体の溶解度は温度が高いほど小さくなる点も、固体とは逆なので注意してください。
よくある質問
析出量は「水の量」と「飽和溶液の量」のどちらから求めますか?
どちらから求めても同じ結果になります。水W gからは (S₁ − S₂) × W ÷ 100、飽和溶液M gからは M × (S₁ − S₂) ÷ (100 + S₁) で求められます。問題文で与えられた方を使うと計算が短くなります。
水和物(CuSO₄・5H₂Oなど)が析出する場合も計算できますか?
このツールは無水物が析出する前提のため、水和物にはそのまま使えません。水和物では結晶が水を連れ出すので、残った水の量が変わり、析出量も変わります。手計算では「無水物の収支」と「水の収支」を別々に立てて連立します。
蒸発と冷却が同時に起きる場合は?
「蒸発+冷却」モードを使います。蒸発させる水の量を入力すると、蒸発後の水の量に対して低温の溶解度を適用し、析出量を求めます。蒸発のみ(温度を変えない)の場合は、高温と低温の溶解度を同じ値にしてください。
計算結果はどこまで使えばよいですか?
途中では丸めず、最後に問題の指示や有効数字に合わせて丸めます。表示は最大6桁の有効数字の目安です。実際の実験では、理論値より回収量が少なくなることが一般的です。
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すべての処理はブラウザ内で実行されます。ファイルがアップロードされることはありません。
検証: 教科書例(S₁=135/S₂=45・飽和溶液100g→38.2979g、S₁=160/S₂=30→50g、水200gから100g蒸発→96g)とエラー処理を自動テストで確認