面白い化学工学の問題 – 4：なぜ一部の塩水にアルカリを加えると、沈殿が現れたり消えたりを繰り返すのか？既に答えあり
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この投稿は最後にyjqin1によって2015年8月24日21時11分に編集されました。10％の塩化アンモニウムを含む水溶液があり、その中には0.1％の塩化銅(II)、塩化第一鉄(II)、塩化クロム(III)、または塩化ニッケル(II)も含まれています。注意してください：「と」ではなく「または」です。 中に濃い水酸化ナトリウム溶液を加えると、一定量加えた時点で沈殿が生じます；濃アルカリ液を加えるにつれて、沈殿が徐々に消え、最終的には完全に消えた；まだ終わりではない。さらに濃いアルカリ液を加えると、再び沈殿が生じ、どんどん増えていく；さらに濃アルカリ溶液を加えると、沈殿は再び消えた。 10％の塩化アンモニウムと0.1％の塩化マグネシウムまたは塩化鉄（III）の混合溶液の場合、濃アルカリ液を加えるだけで沈殿が生じ、それ以降消えることはない。 なぜこのように沈殿が生じ、沈殿が消え、再び沈殿し、さらにその沈殿が消えるのか、説明してください。
これは異なるpH値で形成される銅錯体またはニッケル錯体またはクロム錯体であり、鉄とマグネシウムは錯体を形成することができない
なんて面白い無機化学の問題なんだろう。それなのに興味を持つ人が少ないなんて。 標準答え：塩化銅と塩化アンモニウムの混合溶液を例にする。 銅イオンはアンモニアと配位することも、水酸化物イオンと配位することもできる。定量的な関係がある。 水酸化銅の溶解度は非常に低く、一般的にアルカリを加えてpHを5～6に上げると、明らかな水酸化銅の沈殿が生じる。このpH値では、アンモニアはほぼアンモニウムイオンの形で存在し、したがってアンモニウムイオンは弱塩基としてpKa=9.2を持つ。 さらに水酸化ナトリウムを加えると、例えばpHが8.5～10.0の場合、かなり多くのアンモニアが遊離アンモニアの形で存在し、これらの遊離アンモニアが銅イオンと結合して可溶性の銅アンモニウム錯イオンを形成する。これにより溶解している銅イオンの濃度がさらに低下し、その結果、水酸化銅の沈殿物が溶解する。 水酸化ナトリウムをさらに加えるにつれて、水溶液のpHは10や11以上まで上昇し、ほとんどすべてのアンモニウムイオンが遊離アンモニアに変換される。十分な量の遊離アンモニアがあれば、水酸化銅も完全に溶解する。 しかし、水酸化ナトリウムがさらに加えられると水酸化物イオンが増え、遊離アンモニアは水酸化物イオンと競合できず、再び水酸化銅の沈殿が生成され始める。 しかし、さらに水酸化ナトリウムを加えて水酸化物イオンの濃度を5mol/L以上にすると、銅イオンが水酸化物イオンと錯体を形成し、水溶性の【Cu（OH）3】2-イオンができるため、溶液は再び透明になる。 ところで、この繰り返しの沈殿・溶解現象は、銅イオンとアンモニアの錯形成特性、および銅イオンと水酸化物イオンの錯形成特性、つまり銅イオンが両性を持つ性質に起因しています。 三価クロム、二価鉄、二価ニッケルイオンはいずれも両性を持つ。最も有名な両性元素はアルミニウムと亜鉛であり、これはそれらがヒドロキシドイオンとの結合能が強いからです。 フロイトはほとんどの人間を精神病患者だと見なし、化学者はかなりの量の金属イオンが両性イオンであると見なす。
先生の粘り強い精神は尊敬に値します。フォーラムに参加するユーザーは様々な層の人がいますが、仕事上の都合もあって、より実用的な内容に重点を置かざるを得ません。また、最近は業界全体の不況も影響してフォーラムの活気も低下し、交流の雰囲気もあまり良くありません。先生には、もっと多くの知識を広めていただきたいと思います