沈殿が生成したり溶解したりという現象は、実験室のみならず、家庭や工場や自然界においても普通に見いだすことができ、またいろいろ重要な役割を担っています。沈殿生成・溶解反応は非常に興味深いものです。この沈殿生成・溶解反応について、Excelを利用して定量的に解明したいと思います。

Excelの話に入る前に、沈殿・溶解平衡の基礎的理論について、簡単に説明します。

＜溶解度、溶解度積の定義＞

たとえば、ビーカーに一定量の水を入れ、水をかき混ぜながらNaClを少しずつ添加して、溶かしていきます。加えた量がある量以上になると、どんなに撹拌してもNaClが固体として容器の底に溜まるようになります。「もうこれ以上溶けない！」、このような状態の溶液を飽和溶液と言い、飽和溶液において溶けている物質の濃度を溶解度といいます。溶解度は底に沈んだ固体の量の多少とは関係なく一定です(感覚的には沈殿がたくさんあるほうが溶解度も高いような気がしますが、そんなことはありません！　沈殿量が1 mg であろうが、100 gであろうが、溶解度は一定です)。
特に、mol/Lの単位で示したときの溶解度をモル溶解度(mol/L)といいます。以降、溶解度というとこのモル溶解度(mol/L)のことを指します。

難溶性塩M_aL_bについて、飽和溶液中で次のような溶解平衡が成立するとき、

M_aL_b(固体) ⇄ M_aL_b(溶液) ⇄ aM^{^b+}＋bL^{^a-}

K＝[M]^{^a}[L]^{^b}/[M_aL_b]

が成立します。

ここで、

K：溶解平衡定数

[M]：金属イオンM^{^b+}のモル濃度(mol/L)

[L]：配位子イオンL^{^a-}のモル濃度(mol/L)

[M_aL_b]：M_aL_b(溶液)の濃度(mol/L)（固有溶解度とも呼ばれます）

（[  ]内の電荷の記号は省略します）

M_aL_b(溶液)は、溶解した分子種あるいはイオン対で、飽和溶液中では、M_aL_b(溶液)の濃度（[M_aL_b]）は沈殿の量に関係なく一定です。したがって、K[M_aL_b]を定数として、

K_sp＝[M]^{^a}[L]^{^b}

という平衡定数を導入し、このK_spを溶解度積と呼びます^（＊1）。

たとえば、AgClについては、 AgCl ⇄Ag^＋＋Cl^－　が成立し、その溶解度積は、

K_sp＝[Ag][Cl]＝10^{^-9.74}

です。
難溶性塩の溶解度積の例をいくつか示します。

　注（＊1）

文献に記されている溶解度積の多くは、イオン強度μ=0における値、すなわち熱力学的溶解度積(K_spº)である。K_spºは、濃度ではなく活量を用いて表される。濃度を用いる場合は活量係数(g)による補正が必要である。AgClの場合、K_spº = K_spg _Agg _Cl