沈殿生成反応を語呂合わせで一瞬で頭に焼き付ける覚え方公開！

こんにちは。

今日は、無機化学で、多くの人がつまづく、沈殿生成反応の覚え方をお話します。

なぜ、多くの人がこの分野に苦しむのか？というと、「沈殿するイオンのパターンが高校化学で論理的に説明できないから。」です。

というか、残念ながら高校化学ではそういうもんとしかいえないのです。普通イオン結晶(NaCl、KCl）などは水によく溶けます。

中和で出来る塩は、基本的によく水に溶けるのです。つまり、今回の金属の陽イオンの沈殿パターンは例外なのです。

 

基本的には、例外は、丸暗記です。

で、この丸暗記が苦痛です。

なので、今回は語呂合わせでバンバン頭に刻んで行く方法をお話しします！

調べていくとやはり、色々な語呂があります。

なので、自分に合う語呂合わせをどれか選んでそれで覚えて行けばいいと思います！

似た者同士よく溶ける

まずその前に基本的な事です。

沈殿生成の前に、イオン結晶について
基本的な事を考えておきます。

 

中和反応の塩などでできる、
NaClなどの塩は、
イオン結晶に当たります。

 

イオン結晶は、基本的に
『水に溶けやすい』です。

 

これは、水もイオン結晶も
『極性分子』だからです。

極性分子とは、電気陰性度の差によって、分子内で電荷の偏りが発生している分子の事です。

 

電気陰性度とは何かがわからない人はこちらの記事をお読みください！

 

そして、この極性分子同士は、非常によく溶けるのです。

↓その理由はこちら↓

なぜ「似た者同士よく溶ける」と言われる？その理由を解説

で、基本的にイオン結晶は、極性が大きいです。金属の電気陰性度が小さく、非金属の電気陰性度が大きい、だから極性が大きくなります。

すると、極性の大きい、

 

水とNaClがくっつき、
『水和状態』になります。

 

これはNa⁺に水が配位結合するからです。

このようにして水和し溶解します。

 

しかし、今回の沈殿反応は、イオン結晶でありながら、水に溶解しないわけです。そして、色々な理由があるので、毎回判断するのは、難しい。

 

だから覚えないといけないんです。それでは次から、実際に覚えて行く手順を見て行きましょう。

沈殿生成反応の語呂による覚えかた

それでは実際の覚え方に入って行きましょう。

 

陰イオンを加えて、沈殿する陽イオンを考えると言う方式にしていきます。

 

水酸化物イオンOH^–との反応

水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水を陽イオンの入っている水溶液に加えると、Na⁺とOH^–に電離します。

 

OH^–が発生して、

 

下のような沈殿生成反応が
起ります。
M²⁺+2OH^–→M(OH)₂

 

 

そして、OH^–を加えて、沈殿生成が起きる陽イオンは、『イオン化傾向』で覚えればいいです。

 

このような奴ですね、くわしい順番で言うと、

Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

 

 

ですが、イオン化傾向が大きいほど、『アルカリ金属』『アルカリ土類金属』なんですよね！

 

 

K⁺Ca²⁺Na⁺の様なアルカリ金属（Li,Na,K,Rb,Cs)とアルカリ土類金属(Ca,Sr,Ba)の水酸化物は全て沈殿せず水に溶けます！

 

 

アルカリ金属の水酸化物のほとんどが強塩基になりますので、電離しやすいと言うのは大丈夫ですね！

そして、次に、
Mg²⁺Al³⁺Zn²⁺Fe²⁺Fe³⁺Ni²⁺Sn²⁺Pb²⁺Cu²⁺は水酸化物M(OH)₂の沈殿が生成されます。

 

Hg²⁺、Ag⁺は室温で、水酸化物が脱水し、酸化物MOが生成する。

 

Ag⁺を含む水溶液を塩基性にすると、
いったんAgOHが出来ますが、
これはすぐに、常温でも、
分解反応が起ります。

 

2AgOH→Ag₂O+H₂O

このように脱水して、Ag₂Oとなります。

 

 

つまり覚え方としては、『アルカリ金属とアルカリ土類金属以外』は、沈殿すると覚えます。

例外的に、Mg(OH)₂が溶解度が高かったり、Ca(OH)₂の溶解度が小さかったりします。

沈殿の再溶解

先ほどのOH^–の沈殿ですが、水酸化物として沈殿させていた者を『錯イオン』として溶液の世界へ、復活させる方法があります。

２つ方法があり、それをする事で、錯イオンとなり、イオンであるため水溶液中に溶けます！

その２つの方法とは、

①大量のNaOHを投入する

②大量のNH₃を投入する

沈殿していたものを、錯イオンにして溶液中に呼び戻します。

 

 

ですが、全ての金属イオンがこの２つの方法で錯イオンになれるわけではありません。

 

 

 

それぞれの方法でなれる金属イオンが決まっています。と言うことで、それぞれ再溶解出来る金属イオンをまとめていこうと思います。

①大量のNaOHを入れる事で再溶解

 

そうです、いわゆる両性元素です！

 

 

 

こいつらは、[Zn(OH)₄]^2-や[Al(OH)₄]^–などの錯イオンに変化して溶液中に溶け出します。

 

②アンモニア水で溶け出す

 

 

ちなみに大量のおしっこと言うのは、大量のアンモニアです。

 

NH₃水と反応する沈殿は、Zn(OH)₂,Ag₂O,Cu(OH)₂,などです。

これが、[Zn(NH₃)₄]²⁺になったり、[Ag(NH₃)₂]⁺
などのアンモニアが配位している錯イオンになります。

 

そして、これのうち

このような語呂を使う事で、アンモニアで再溶解するのはどれかな〜と言う事がわかります。

 

 

 

硫化物イオンS^2-との反応

硫化ナトリウム水溶液や硫化水素ガスを陽イオンの入っている水溶液に加えると、

 

陽イオンの種類によって次のような変化があります。

S^2-を加えると、沈殿が生じるパターンがあります。それの覚え方を解説します。

 

 

 

そして、ある程度理解が伴ったら語呂でばっちり暗記します！

 

 

 

これは、イオン化傾向でばっちり別れます。

 

K Ca Na Mg Al
のグループ、大体アルカリ金属やアルカリ土類金属など（Alが紛れ込んでますが）は、H₂Sではどんな事があろうと沈殿しません。

 

 

だって、イオン化して溶液中を泳いでいたいのに、沈殿なんかしたくありません。

 

 

 

そして、次に

Zn Fe Niのグループになります。このグループは『中性塩基性』のときだけ硫化物の沈殿が生成します。

 

 

そもそもH₂Sは弱酸ですよね？てことは、S^2-はあまり溶液に多くありません。だからこのS^2-を増やしてやるのです。

 

 

H₂S⇄H⁺+HS^–
HS^–⇄H⁺+S^2-

 

もし、これで酸性条件だったらどうでしょうか？

 

 

 

周りにH⁺がうようよ居るせいで平衡が左に動いてしまいます。すると、S^2-が減少して反応が起りにくくなりますよね？

 

 

この酸性条件でS^2-が少ないがために沈殿しないパターンがこのZn Fe Niグループなのです！

 

 

 

Sn Pb Cu Hg Ag Cd

こいつらは、H₂Sであれば、どんな状況でも沈殿してくれます。

 

 

つまり、覚える方法としては、

イオン化傾向の『あてに（Zn Fe Ni)』以降はH₂Sで沈殿し、そのうち『あてに（Zn Fe Ni)』は中性塩基性条件でないと沈殿しない！

 

 

と覚えれば良いのです！

で、本番中にこれも考えるのが面倒だと言う人は、次の語呂を使えば良いです！

そして酸性条件は、

 

このような覚え方が存在します。

 

色々見て来た中でこのように覚えていくのが一番良いのかなと思います。

塩化物イオンCl^–との反応

これは、語呂で覚えましょう！
Cl^–を加えて、
沈殿が生成するのは、

 

Ag⁺(AgCl)
Pb²⁺(PbCl₂)
Hg₂²⁺(Hg₂Cl₂)

の３つです。

 

この沈殿反応は、

というゴロを僕が作ったのでぜひ使ってください。

狂ったほどのプレイボーイで男性ホルモンが強すぎてハゲ上がるイメージです。

クロム酸イオンCrO₄^–との反応

クロム酸イオンを加えると、
沈殿する陽イオンの覚え方は、

という覚え方があります。

ですが、他の語呂ではこういうのがあります。

個人的には後者の語呂の方が、オススメです。なぜなら色が覚えやすいです。色まで覚えられるし、語呂だから２つとも覚える労力は変わらないので、色まで覚えられる方が良いと思います。

硫酸イオンSO₄^2-、炭酸イオンCO₃^2-との反応

SO₄^2-はあまり沈殿生成しません。

また、CO₃^2-は多くの陽イオンと反応して沈殿を生成しますが、入試で出る重要な物が決まっています。

覚え方は、

これらは全て白色沈殿です。

Fe関連のややこしい沈殿

さあそれでは鉄関連の沈殿をまとめていきます。

というのも、鉄の沈殿は、２価と３価で大きく違います。この辺りを覚えるのに苦労しているのではないでしょうか？

なので、しょぼいですが、微妙に覚えられる覚え方を伝授します。

鉄の２価３価関連の沈殿

この辺頭がイタくなるところです。

 

ちなみに,K₃[Fe(CN)₆]やK₄[Fe(CN)₆]には名前がついています。（表の左の列）

 

Fe²⁺から出来るK₄[Fe(CN)₆]をフェロシアン化カリウムと言います。
Fe³⁺から出来るK₃[Fe(CN)₆]をフェリシアン化カリウムと言います。
これは
ロ（２価）、リ（3価)です。

覚え方は、

です。

 

そして、沈殿反応を考えていきます。

基本的な覚え方として、鉄の２価、３価とCN^–が同時あつまれば、濃青色溶液になります。

で覚えましょう

 

この沈殿の化学式は様々な種類があるため入試には出ないです。

覚えるところは、下の表です。

Fe²⁺,Fe³⁺が同時に居れば、濃青色沈殿が出来るのはわかっていただけました。

また、KSCN（チオシアン酸カリウム）を加えると、Fe³⁺のみと反応をし、血赤色の錯イオンを作ります。

つまり、沈殿ではない事に注意しておいてください！

 

そしてそして、最も面倒なのが、

Fe³⁺に[Fe(CN)₆]^3-を加えたときです。3価に3価を加えると非常に面倒な事が起きます。

Fe²⁺に[Fe(CN)₆]^4-のように２価に２価を加えたときも面倒です。

どちらが青白色だったか、どちらが褐色だったかを忘れがちです。

なので、覚え方は、

２価と２価は青白色なので、

２×２＝４（ににんがしろ）と覚えましょう！

 

そして、

と覚えましょう！

これで鉄はクリアできます！

まとめ

このように沈殿生成は色や沈殿する組み合わせをしっかり覚えておく必要があります。

覚えてほしいのは、過剰なNaOHや過剰なNH₃水は沈殿しているものを再び錯イオンとして溶液に戻す手段です。

 

あれ、これ何を覚えているんだっけ？って言う風になる人が多いですが、この２つだけは、沈殿が溶解する。反応で、それ以外は全て沈殿するものです。

この分野は残念ながら暗記は必須です。ですが、語呂を使ったりと負担を和らげる事は十分可能です。

 

語呂で勉強した後は、陽イオンの系統分析の勉強をしていけば良いでしょう！

それではありがとうございました！