PbI2の飽和水溶液における鉛イオンのモル濃度とその仕組みについて解説

PbI2（ヨウ化鉛）は水に難溶な化合物であり、その飽和水溶液におけるモル濃度は、PbI2の溶解度に関わる重要な情報です。この質問では、PbI2の飽和水溶液における鉛イオン（Pb2+）のモル濃度が、なぜPbI2のモル濃度と一致するのかについて解説します。

PbI2の溶解とその化学反応

PbI2は水に溶けると、以下のように電離します。

PbI2 (s) ⇌ Pb2+ (aq) + 2I- (aq)

ここで、PbI2が固体として溶液に溶けると、鉛イオン（Pb2+）とヨウ化物イオン（I-）が放出されます。この化学反応は平衡に達し、溶解度が決まります。PbI2の飽和水溶液において、PbI2のモル濃度がcであるとき、その溶解度は、この平衡に従ってPb2+の濃度もcとなります。

PbI2が解けると、Pb2+とI-が等モルで生成されます。具体的には、1モルのPbI2が溶けると、1モルのPb2+と2モルのI-が生成されます。これにより、PbI2の飽和水溶液においてPb2+のモル濃度はPbI2のモル濃度と一致します。

そのため、PbI2のモル濃度cに対して、Pb2+の濃度もcになりますが、I-の濃度はその2倍となり、2cになります。このように、PbI2のモル濃度がそのままPb2+のモル濃度に反映される理由は、PbI2が1対1のモル比でPb2+とI-に分解するからです。

PbI2の溶解度がcであれば、Pb2+のモル濃度はcとなるため、溶液中のPb2+の濃度はPbI2の濃度にほぼ等しくなります。これは、PbI2の溶解度が非常に小さいため、溶ける量が限られており、平衡状態においてPb2+の濃度が同じ値であるためです。

したがって、PbI2の飽和水溶液におけるPb2+のモル濃度がPbI2の濃度と等しい理由は、PbI2が解けるとほぼ1対1の比率でPb2+とI-が生成されるからです。この関係を理解することで、PbI2の溶解度とその生成するイオン濃度との関係を正しく把握できます。

PbI2の飽和水溶液において、Pb2+のモル濃度がPbI2のモル濃度と一致する理由は、PbI2が溶解して1対1の比率でPb2+とI-を生成するからです。この理解を通じて、PbI2の溶解に関する基本的な化学的な考え方を身につけることができます。