水酸化物イオンによる沈殿についてわかりやすく解説｜受験化学の疑問を解決して難関大学に合格！

この記事では $O H^{ー}$ （水酸化物イオン）による沈殿について
わかりやすく解説していきます。

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1 水酸化物イオンによる沈殿

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水酸化物イオンによる沈殿

$O H^{ー}$ （水酸化物イオン）は塩基性ですよね。
使う試薬が決まっています。
水酸化ナトリウム（ $N a O H$ ）です。
水酸化ナトリウムは水に溶け電離します。
電離＝イオンに分かれるってことです。

なので

$N a O H$ ⇒ $N a^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$

となります。

そしてアンモニア水。
これは弱塩基でしたね。

塩基についてはこちらで解説しています

・酸と塩基の強弱って何が違う？

アンモニア水は弱塩基で

$N H_{3}$ ＋ $H_{2} O$ ⇔ $N H_{4}^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$

となります。

２つの反応式において

$N a O H$ ⇒ $N a^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$
$N H_{3}$ ＋ $H_{2} O$ ⇔ $N H_{4}^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$

どちらも $O H^{ー}$ （水酸化物イオン）が出ています。
だから塩基性です。
他にも塩基性の物質はいっぱいあります。
ですが、塩基性で沈殿の話になると

$N a O H$ ⇒ $N a^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$
$N H_{3}$ ＋ $H_{2} O$ ⇔ $N H_{4}^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$

の２つだけになることが多いです。

ここまでを踏まえて沈殿について考えていきましょう。

アルミニウムイオンと水酸化物イオンにおける沈殿

まず $A l^{3 ＋}$ （アルミニウムイオン）から。

$A l^{3 ＋}$ （アルミニウムイオン）が溶けている水溶液に

$N a O H$ ⇒ $N a^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$
$N H_{3}$ ＋ $H_{2} O$ ⇔ $N H_{4}^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$

のどちらかの水溶液を加えます。

するとどちらにも $O H^{ー}$ （水酸化物イオン）がありますから

$A l^{3 ＋}$ ＋ $３ O H^{ー}$ ⇒ $A l （ O H)_{3}$ ↓（白色）

となります。

上記のように $A l （ O H)_{3}$ ↓になり白色の沈殿ができます。
上記反応式をみてピンときますか？
電気が０になっていますね。

左辺を見ると
$A l^{3 ＋}$ ＋ $３ O H^{ー}$ となっています。
$A l^{3 ＋}$ が３＋で、 $３ O H^{ー}$ がー１×３で３－なので
電気がちょうど０になります。

何がいいたいか？というと
電気を持っていたら溶けるってことが言いたいのです。

つまり溶けない（沈殿する）ということは
電荷がちょうど打ち消しあってしまうということです。

だから沈殿を考えるときは
電気（＝電荷）が０になるように考えればよいのです。

話を元に戻します。
$A l^{3 ＋}$ は2段構えです。

$A l^{3 ＋}$ ＋ $３ O H^{ー}$ ⇒ $A l （ O H)_{3}$ ↓（白色）

で話が終わりではありません。

上記式みたいに白色の沈殿ができた状況なのに
さらに

$N a O H$ ⇒ $N a^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$
$N H_{3}$ ＋ $H_{2} O$ ⇔ $N H_{4}^{＋}$ ＋ $O H^{ー}$

のどちらかを過剰に加えます。

すると溶ける場合があるのです。

例えば $A l （ O H)_{3}$ ↓（白色）が沈殿したたあと
さらに $N a O H$ （水酸化ナトリウム）を加えていくとしましょう。

すると以下のようなものができます。

A l （ O H)_{3}

↓（白色）に対して過剰に

N a O H

を加える

A l （ O H)_{3}

＋

O H^{ー}

⇒

A l O_{2}^{ー}

（アルミン酸イオン）＋

H_{2} O

アルミン酸イオン（ $A l O_{2}^{ー}$ ）ができて溶けてしまうんです。

つまり、最初、 $N a O H$ を加えて $A l （ O H)_{3}$ ↓（白色）が沈殿して
さらに $N a O H$ を加え続けるとせっかくできた沈殿が溶けてしまうってことです。

こんな感じで二段構えの反応が起こります。
いったん沈殿するのは当たり前。
さらに過剰に加えると溶けるのです。

溶けてできたアルミン酸イオン（ $A l O_{2}^{ー}$ ）をよく見てください。
1価の陰イオンになっていますね。
『電荷を持っているイオン＝溶けている』ってことです。
アルミン酸イオン（ $A l O_{2}^{ー}$ ）は溶けていて透明です。
$A l （ O H)_{3}$ ↓は白色だったのに不思議ですね。

先ほどは $A l （ O H)_{3}$ ↓の沈殿に対しさらに
$N a O H$ （水酸化ナトリウム）を加えたパターンでした。

では $A l （ O H)_{3}$ ↓の沈殿に対しさらに
アンモニア水（NH_3 $）を過剰に加えたらどうなるでしょう？
結論は溶けません。

不思議ですよね。

水酸化物イオンによる沈殿ここまでのまとめ

（１） $A l^{3 ＋}$ に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加える
⇒ $A l （ O H)_{3}$ ↓の白色の沈殿ができる。

（２） $A l （ O H)_{3}$ ↓の白色の沈殿にさらに過剰に $N a O H$ を加える
⇒アルミン酸イオン（ $A l O_{2}^{ー}$ ）になって溶ける（透明）

でも、 $A l （ O H)_{3}$ ↓の白色の沈殿にさらに過剰にNH_3 $（アンモニア水）を加える
⇒溶けない

ということです。

亜鉛イオンと水酸化物イオンにおける沈殿

$Z n^{２＋}$ に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えると
$Z n （ O H)_{2}$ ↓の白色の沈殿ができます。

アルミニウムの時と同様に $Z n （ O H)_{2}$ ↓の白色の沈殿に対して
さらに $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えると・・・
どちらも溶けてイオンになります。

ただし、
$N a O H$ （水酸化ナトリウム）を過剰に加えると
亜鉛酸イオン（ $Z n O_{2}^{２ー}$ ）になり、
$N H_{3}$ （アンモニア水）を過剰に加えると錯イオン（【 $Z n （ N H_{3} ）_{4} 】^{２＋}$ ）になって溶けます。

そして錯イオン（【 $Z n （ N H_{3} ）_{4} 】^{２＋}$ ）の形は正四面体になります。
アンモニアが4つ配位するのですが、正四面体型に配位をするのです。

鉄イオンと水酸化物イオンにおける沈殿

それからFe（鉄）には $F e^{２＋}$ と $F e^{３＋}$ があるのですが
どちらが有名か？というと $F e^{３＋}$ の方です。
なので $F e^{３＋}$ と水酸化物イオンの沈殿について解説します。
$N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を $F e^{３＋}$ に加えることで
$F e （ O H ）_{3}$ ↓となり、赤褐色の沈殿ができます。

では $F e （ O H ）_{3}$ ↓という沈殿ができた後、
さらに過剰に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えると
どうなるのでしょう？

結論としてはどちらを過剰に加えても解けません。
沈殿ができたままです。

ちなみに $F e^{２＋}$ の場合も結論は同じです。
$F e^{２＋}$ に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えてできた
$F e （ O H ）_{2}$ ↓は薄い緑色の沈殿ができます。

$F e （ O H ）_{2}$ ↓にさらに過剰に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えても解けません。沈殿ができたままです。

銅イオンと水酸化物イオンにおける沈殿

$Ｃｕ^{２＋}$ （銅イオン）に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えると $Ｃｕ（ O H)_{2}$ ↓（水酸化銅）の青白色の沈殿ができます。

水酸化銅だって pic.twitter.com/zrKgxQQjNj

— アデリー (@7pengnta) May 27, 2021

$Ｃｕ（ O H)_{2}$ ↓（水酸化銅）の青白色の沈殿に対して
さらに過剰に $N a O H$ （水酸化ナトリウム）か $N H_{3}$ （アンモニア水）を加えると
どうなるでしょうか？
$N a O H$ （水酸化ナトリウム）は沈殿のままで溶けません。
$N H_{3}$ （アンモニア水）過剰の場合には
錯イオン【 $C u （ N H_{3} ）_{4} 】^{２＋}$ を作ります。

【 $C u （ N H_{3} ）_{4} 】^{２＋}$ は要注意です。
名前はテトラアンミン銅（Ⅱ）イオンといいます。
テトラはテトラポッドのテトラで4という意味です。
なのでテトラアンミンでアンモニアが4つという意味だとわかりますね。
また $Ｃｕ^{２＋}$ （銅イオン）は2価の陽イオンだから銅（Ⅱ）イオンです。