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$OH^{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。

Contents

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

$OH^{ー} $（水酸化物イオン）は塩基性ですよね。
使う試薬が決まっています。
水酸化ナトリウム（$NaOH $）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

$NaOH $⇒$Na^{＋} $＋$OH^{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

$NH_3 $＋$H_2O $⇔$NH_4^{＋} $＋$OH^{ー} $

となります。

２つの反応式において

$NaOH $⇒$Na^{＋} $＋$OH^{ー} $
$NH_3 $＋$H_2O $⇔$NH_4^{＋} $＋$OH^{ー} $

どちらも$OH^{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

$NaOH $⇒$Na^{＋} $＋$OH^{ー} $
$NH_3 $＋$H_2O $⇔$NH_4^{＋} $＋$OH^{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$Al^{3＋} $（アルミニウムイオン）から。

$Al^{3＋} $（アルミニウムイオン）が溶けている水溶液に

$NaOH $⇒$Na^{＋} $＋$OH^{ー} $
$NH_3 $＋$H_2O $⇔$NH_4^{＋} $＋$OH^{ー} $

のどちらかの水溶液を加えます。

するとどちらにも$OH^{ー} $（水酸化物イオン）がありますから

$Al^{3＋} $＋$３OH^{ー} $⇒$Al（OH)_3 $↓（白色）

となります。

上記のように$Al（OH)_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
$Al^{3＋} $＋$３OH^{ー} $となっています。
$Al^{3＋} $が３＋で、$３OH^{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。
$Al^{3＋} $は2段構えです。

$Al^{3＋} $＋$３OH^{ー} $⇒$Al（OH)_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

$NaOH $⇒$Na^{＋} $＋$OH^{ー} $
$NH_3 $＋$H_2O $⇔$NH_4^{＋} $＋$OH^{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$Al（OH)_3 $↓（白色）が沈殿したたあと
さらに$NaOH $（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。

$Al（OH)_3 $↓（白色）に対して過剰に$NaOH $を加える
$Al（OH)_3 $＋$OH^{ー} $⇒$AlO_2^{ー} $（アルミン酸イオン）＋$H_2O $

アルミン酸イオン（$AlO_2^{ー} $）ができて溶けてしまうんです。

つまり、最初、$NaOH $を加えて$Al（OH)_3 $↓（白色）が沈殿して
さらに$NaOH $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（$AlO_2^{ー} $）をよく見てください。
1価の陰イオンになっていますね。
『電荷を持っているイオン＝溶けている』ってことです。
アルミン酸イオン（$AlO_2^{ー} $）は溶けていて透明です。
$Al（OH)_3 $↓は白色だったのに不思議ですね。

先ほどは$Al（OH)_3 $↓の沈殿に対しさらに
$NaOH $（水酸化ナトリウム）を加えたパターンでした。

では$Al（OH)_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）$Al^{3＋} $に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_3 $（アンモニア水）を加える
⇒$Al（OH)_3 $↓の白色の沈殿ができる。

（２）$Al（OH)_3 $↓の白色の沈殿にさらに過剰に$NaOH $を加える
⇒アルミン酸イオン（$AlO_2^{ー} $）になって溶ける（透明）

でも、$Al（OH)_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

$Zn^{２＋} $に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_3 $（アンモニア水）を加えると
$Zn（OH)_2 $↓の白色の沈殿ができます。

アルミニウムの時と同様に$Zn（OH)_2 $↓の白色の沈殿に対して
さらに$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_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、
$NaOH $（水酸化ナトリウム）を過剰に加えると
亜鉛酸イオン（$ZnO_2^{２ー} $）になり、
$NH_3 $（アンモニア水）を過剰に加えると錯イオン（【$Zn（NH_3）_4】^{２＋} $）になって溶けます。

そして錯イオン（【$Zn（NH_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$Fe^{２＋} $と$Fe^{３＋} $があるのですが
どちらが有名か？というと$Fe^{３＋} $の方です。
なので$Fe^{３＋} $と水酸化物イオンの沈殿について解説します。
$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_3 $（アンモニア水）を$Fe^{３＋} $に加えることで
$Fe（OH）_3 $↓となり、赤褐色の沈殿ができます。

では$Fe（OH）_3 $↓という沈殿ができた後、
さらに過剰に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_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$Fe^{２＋} $の場合も結論は同じです。
$Fe^{２＋} $に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_3 $（アンモニア水）を加えてできた
$Fe（OH）_2 $↓は薄い緑色の沈殿ができます。

$Fe（OH）_2 $↓にさらに過剰に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_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＋} $（銅イオン）に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_3 $（アンモニア水）を加えると$Ｃｕ（OH)_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（OH)_2 $↓（水酸化銅）の青白色の沈殿に対して
さらに過剰に$NaOH $（水酸化ナトリウム）か$NH_3 $（アンモニア水）を加えると
どうなるでしょうか？
$NaOH $（水酸化ナトリウム）は沈殿のままで溶けません。
$NH_3 $（アンモニア水）過剰の場合には
錯イオン【$Cu（NH_3）_4】^{２＋} $を作ります。

【$Cu（NH_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。

つなげて【$Cu（NH_3）_4】^{２＋} $は
テトラアンミン銅（Ⅱ）イオンと読みます。
テトラアンミン銅（Ⅱ）イオンは濃青色をしていて
形は正方形です。

亜鉛の場合と違いますね。
【$Zn（NH_3）_4】^{２＋} $の場合は正四面体でしたからね。

同じアンモニアが4つであっても
形がまったく違います。ご注意ください。