硫酸鉄(II)の溶解度

硫酸鉄(II)の水への溶解度は古くからよく調べられている。硫酸鉄(II)の結晶と水溶液の共存状態で温度を上げていくと、硫酸鉄(II)の結晶は７水塩から４水塩、１水塩となり、溶解度が減少するようになる。

図１．水への硫酸鉄の溶解挙動 [Gmelin P. 400]

上は硫酸鉄(II)と水の系についてだが、図２に見るように硫酸鉄(II)の溶解度に対する硫酸濃度の影響は非常に大きい。

図２．硫酸への硫酸鉄(II)の溶解挙動[Mellor P. 272]。 一部不可解な部分があり、原報 [Schreinemaker ] に当たる必要がある。

今回の合成条件（鉄8 gを、水80 mLと硫酸16 ｍLの溶液に溶かす）では、理想的に反応が進んだ場合、最終的に硫酸鉄18％、硫酸15％の組成の溶液となる。上図の溶解挙動によれば、これは75℃でほぼ飽和の組成になっている。これをさらに濃縮したとすると、FeSO₄・2H₂Oが析出してくることになる。ただし75℃で硫酸濃度が低くとも二水塩だというのは、図１の硫酸鉄(II)-水の溶解挙動とは矛盾し、検討が必要。

なお今回の学生実験で、モール塩の再結晶を合成に用いた比較的濃い硫酸（30%）で行った学生がおり、その際、白く濁った溶液となって、硫酸を加えても溶解しないという事例があった。これは硫酸濃度が高いと、モール塩よりも、硫酸鉄の一（二）水塩の溶解度の方が低いためと考えられる。硫酸ではなく水を加えることで、事態を回避することができたが、注意を喚起する記述が必要かもしれない。

[Mellor] J. W. Mellor, "Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry", Vol. 14, Longmans, 1935.
[Gmelin] Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, Eisen [B] 8 auflage, Verlag Chemie, 1932.
[Schreinemaker] F. A. Schreinemaker, Z. Phys. Chem. 71, 109 (1910).