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まず、イオンの大きさについて
同族元素では原子番号が大きくなるほど原子半径、イオン半径は大きくなります。(同族元素では原子番号が大きくなると、より外側に電子が配置されるため)
なのでイオン半径はBe>Mg>Ca>Sr>Baとなります。これを踏まえて説明していきます。
イオン結晶を水に溶かすと、電離したイオンが自身の電荷や水素結合などによって溶液中の水分子を引きつけて安定化を図ります。このことを水和と言います。このとき、水分子を多く引きつけられるほどより多くの水和エネルギーが放出され、イオンは安定化します。
この水和はイオンの大きさや電荷の数によって2種類に分けられます。
(1)電荷が大きくて比較的サイズの小さいイオンは電荷密度が高いため、水分子を多く引きつけることができます。
(2)電荷が小さくてサイズの大きいイオンは電荷密度が小さいので水分子をあまり多く引きつけることができません。
水溶液中のイオンは互いに水和の仕方が似ているほど相性がよく、容易に近づいて沈殿を起こします。
では、実際に今回のケースについて考えます。
OH-はSO42-に比べるとイオンが小さく、酸素原子は-1の電荷を持つため、(1)に分類されます。
つまり、2族の陽イオンが小さければ小さいほどOH-と水和の形が似るため、沈殿を起こしやすくなります。そのため、BeやMg、Caは沈殿を起こしやすい、つまり溶解度が小さくなります。反対にSrやBaはOH-と相性が悪いので沈殿は起こりません。
結局溶解度はBe<Mg<Ca<Sr<Baとなります。
最後にSO42-についてSO42-は2価の陰イオンなので(1)に分類されるように思いますが、SO42-はイオンが大きく、電荷はO4つで均等に分かれて存在しています。なので実質Oの電荷は4等分されて0.5と小さくなります。つまり(2)に分類されます。
なので今回は2族のイオンが大きければ大きいほどSO42-と水和の形が似るため、沈殿が生じやすくなります。
したがってCa、Sr、Baのような大きいイオンは容易に沈殿が起きます。(中でもBaSO4はありとあらゆるイオン結晶の中で溶解度が最も小さい物質の1つです。)
溶解度はBe>Mg>Ca>Sr>Baとなります。
なるほど。
よく分かりました！
ありがとうございます。
時間を割いてくださったことを嬉しく思います。
すいません。2族元素のイオン半径の大きさの不等号が逆でした。
正しくはBe<Mg<Ca<Sr<Baです。