Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

看護学科の化学講義(17)浸透と透析と酸と塩基

前回の講義に関する質問コメント感想その他なんでも紹介

くわしくは前回の講義録参照↓

グリーゼ581g

太陽系外に,地球と似た惑星が見つかり,そこには生命が存在する確率がこれまでで最も高いとまで報道されています.この惑星を発見したチームの中には,生命の存在確率が100 %だとまで言い切る人物もおり,これが話題となっています.

本当に100 %と言い切っていいものでしょうか.研究チーム全体での統一された意見なのでしょうか.イロイロと探ってみると,ちょっとこれは言い過ぎだったようです.以下にこの件をわかりやすくまとめた記事があります.

これの日本語版もあります.

●もう1つの地球は私もNewsで見ました.私も「100 %なんてよく断言できるな」と思ってましたが,いろいろな意見があるんですね.化学の世界とか理系の世界って100 %って言い切れるものがあんまりないですよねぇ.

絶対の真理,というものをひとつも人類は知っていません.

透析患者数の推移

社団法人透析医学会が毎年,透析患者の人数を公表しています.2009年12月の段階で患者数は290,675人,これを日本の人口で割ると437人に一人が透析患者ということになります.

看護学部の1年生も,卒業後には透析治療患者をケアをすることになるかもしれません.どのような原理の治療なのか,しっかりと基本を理解しましょう.

浸透と透析

濃度の異なる2種類の溶液が接していると,均一の濃度になるように自然に溶液が混ざり合います.ここで,2種類の溶液が一枚の膜を隔てて接している場合を考えます.その膜は分子スケールの細かい穴が空いた網で,溶媒は通り抜けるものの,溶質は通り抜けることができないものです.

このような膜の片側に水が,もう片側に食塩水が存在したいた場合,それぞれの液体どうしは混ざりあって均一な溶液になろうとします.しかし,膜の目が細かいために,膜を通り抜けることができるのは,水分子だけです.その結果,食塩水に向かって水が一方的に流れ込んで行きます.このように.溶媒だけが通り抜けていく現象を,浸透と呼びます.

一方,この網がもう少し粗い目を持っていたとします.そうすると食塩やブドウ糖などの溶質も,溶媒といっしょに通り抜けることができるようになります.ただし,もっと大きい分子,たとえばたんぱく質やDNA,さらに分子よりも大きなサイズをもつ赤血球や白血球などは,まだ通り抜けることができません.溶液だけが通り抜けて行く現象を,透析と呼びます.

浸透や透析にはセルロース膜やテフロン膜などが用いられます.目の細かさによって分離対象のサイズを選ぶことができます.浸透に用いるのを浸透膜,透析に用いるのを透析膜と呼べばわかりやすいのですが,言葉の使い分けはあいまいです.

●前から浸透圧ってなんの力なんだろーって思ってて,友達に聞いても「圧力!!」って言われて全然わかんなかったけど,ようやく理解!

●浸透と透析のちがいがすごくわかりやすかったです.図を書いてくれたので良かったです.

●浸透圧わかりやすかったです.

●透析の話すごくわかりやすかったです!! ありがとうございます.ChemicalとMedicalつながりました! log嫌いなので頑張ります.

●浸透と透析むずかしかった.

●透析についての話,興味深かったです.

●浸透圧って力なんですね.今までよくわからない存在だったので,スッキリしました.使いこなせるようになるといいな・・・

●浸透圧の部分もNsの仕事に関係があるので,ちゃんと理解していなければならないと改めて思った.

●浸透圧と酸と塩基は昔からヤバくて,やっぱりヤバいです.

●今まで透析って何してるのかよくわからなかったんですけど,人工透析がけっこうわかりました.

●透析って,ああいう仕組みだったんですね?

●人工透析は濾過によって老廃物を除去していたんですね.

●透析の機械って,分子レベルの物質を動かしていたことがわかり,作った人すごいなと思いました.

●浸透はおもいだした気がします.人工透析で何が行われているのか,ようやくわかってスッキリしました.

●透析や浸透についてはもう一度よく理解します.

浸透圧

浸透に伴い,濃度の濃い溶液に向かって,濃度の薄い溶液側から溶媒が浸透してきます.それに伴って,濃度の濃い溶液が大気圧に逆らって液面を上昇させる圧力を得ます.この圧力を浸透圧と呼びます.

浸透圧は溶液中の溶質の濃度に依存し,溶質の種類には依存しません.このことを利用して,溶液中の溶質の分子量を測定することができます(高分子に限る).

π=CRT

(πは浸透圧,Cはモル濃度,Rは気体定数,Tは絶対温度)

ここで

C=n/V=w/MV

(nは物質量,Vは体積,wは溶質の質量,Mは溶質の分子量)

と変形,最初の式に代入すると,

π=wRT/VM

これを変形して

M=wRT/πV

●高校の3年の時に授業で浸透圧の仕組みを先生が映像で詳しく教えてくれたので,それから浸透圧が好きになりました.

●浸透圧を調べることで,そこに溶けている溶質の分子量まで計算できることを知りました.浸透圧は水を吸い込む力だと習ったので,浸透圧と分子量,濃度の関係がよくわかりました.

●浸透圧,外の授業でも出てきていたのですが,今まであいまいな理解でした.ちゃんと理解できたのでよかったです.

●浸透圧の高低が今までこんがらがっていたけど,今日やっと整理できました.

花粉症のシーズンになると,むずむずする鼻を水で洗いたくなる,という人もいます.しかし水道の水で鼻を洗うと,とても痛い思いをします.プールで誤って鼻に水を入れてしまったときと同じ痛みです.

この痛みは,粘膜細胞内外の浸透圧の差によるものです.そのため,食塩水で鼻を洗ってやれば,痛みを感じなくて済みます.1 %(w/v)程度の食塩水を使えばOK.

●水が鼻に入ると痛いと感じるのは,体内が0.9 %の生理的食塩水で水は何も溶けていない濃度差で痛みを感じるのにビックリしました.こんな身近に自分の身体は0.9 %の生理的食塩水でできていることがわかる現象があることに驚きました.

●今日の講義はなんだか生物みたいでした.浸透圧なんか懐かしかったです.あと,プールとかで鼻から水が入ったとき痛くなるのって,浸透圧の関係なんですね!! すごい感動? しました.おうちに帰ったら生理的食塩水作って実践したいです.

●私は花粉症なのですが,いつも食塩水で鼻洗っています.痛くないのはそういう理由があったんですね.なるほど.改めてモルって大切なんですね.復習します! 透析ってすごいですね.透析膜と細胞膜,少し似てるなと思いました.

●生理食塩水で鼻を洗うと痛くないというのにびっくりしました.

●私,花粉症なので鼻うがいする時やってみます.

●鼻の洗浄,やったことあります!! あれ,全然痛くないですね.ずっと不思議だったんです.

●生理的食塩水が浸透圧と関係していたなんてびっくりでした.人間と生理的食塩水は相性がいいんですね!

●私は花粉症じゃないんであんまりよく分かりませんが,お父さんが春とか秋とか鼻を水で洗って「いってー!!」と叫んでいたので,教えてあげようと思いました.

酸と塩基

まず,H+を与える物質が酸,受け取る物質が塩基,という相対的な考え方から理解をスタートします.酸と塩基の間でH+がキャッチボールされています.投げる方が酸,受け取る方が塩基です.たとえば,

NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-

(<=>は両方向矢印)

という反応を考えた場合,式の左側ではH2Oが酸,NH3が塩基となっていますが,式の右側ではNH4+が酸,OH-が塩基となります.

酸と塩基は必ずセットで現れます.

●酸と塩基はけっこうよくわかります.

●酸と塩基 難しそー後期の化学不安だー

●酸と塩基って響き懐かしいですね.

●酸と塩基 嫌いです!

●弱酸と強酸の違い,初めて知りました.

●強酸や強塩基ではほぼ100 %で弱酸や弱塩基ではごく一部が反応するからそれぞれ「強」とか「弱」とか付くのかなと思いました.

●酸と塩基とpHやだ.

●次回pHということで久々ですが楽しみです.

●次は酸と塩基.苦手なのでゆっくりおねがいします.

●モル苦手なので頑張ります.酸と塩基も頑張ります.

●酸と塩基はわりと好きなので,いっぱい時間とって有機を短くしてくれると嬉しいです!

●酸と塩基の話は高校でも聞いたことがあるけど,透析の話は初めてきいた.

●酸と塩基,なつかしいです.嫌いではなかったはずなので,がんばりたいです.

●ファンデーションは肌について油とまざると酸化するらしいです.いろんなところに酸ってかかわっていますね.

そのほか

●ノーベル化学賞,日本人とりましたね!

●ノーベル化学賞おめでたいですね!

●先生もノーベル賞とってください>

●酸と塩基,有機化学のあたりは,高校の先生のおかげで楽しくできていた気がします.これからの授業でも楽しくやりたいです.

●もう上巻終わりなんて早いですね.ざっと300ページ超えですね.

●もう教科書の上巻おしまいとか早いですね.pHから有機化学とかもうほんとに嫌です.

●テストかえしてくれてありがとうございました.意外とよくてびっくりしました.

●化学は90分があっという間に過ぎます.

●今日は授業が楽しかったです.

●先生はいつも水を持ってきているのに今日はウーロン茶でしたね!!

質問

●先生は,宇宙に生命のいない星が地球以外にあると思いますか?

あってもおかしくはない,という感じですね.

●はじめに見せてくださった透析をしている人数のグラフで,1989年だけとても減っていたのが気になりました.何かあったんですか?

この年はアンケートの回収率が悪かったため,人数が低く出ているとのことです.

●透析で「老廃物は~」の流れの話がよくわかりませんでした・・・

老廃物は分子量が低く,透析膜を通り抜けて来るので,そこを洗浄液が洗い去る,というような説明でした.

●汗って体から出るのにすぐ入っていかないのはなんでですか.

(1)細胞の働き(省略)

(2)汗がしみ出る→水が蒸発する→皮膚の外の方が塩の濃度が高くなる→その塩を薄めるために汗がしみ出て来る→のくりかえしなので,体内に戻るのはムリです.

●プールで鼻に水が入るより海で鼻に水が入る方が痛くないのは海水に食塩が入っているからですか.

そうです.

●高校生の弟に「炭素って陽イオン?」などときかれるのですが,わかりません.陽イオンと陰イオンの区別のしかた,今更ですが教えてください.

炭素は陽イオンか,という問いが間違っています.炭素そのものはイオンではありません.炭素は陽イオンになりやすいか,陰イオンになりやすいか,という問いならば問いが成立します.答えは「どちらとも判断できない」です.

●強酸・弱酸・強塩基・弱塩基の物質はいっぱい覚えた方がいいですか?

覚えて困ることはなく,少しは役に立ちますが,根性を入れて丸暗記する必要はありません.

●酸と塩基,ついに来た,という感じです.1価の酸とか2価の酸とか覚えやすい方法はないですか?

どのようにH=が離れていくか,を考えればOK. 丸暗記の必要はありません.

●先生もノーベル賞狙ってますか!?

こうしてはいられないと思い,実験台の掃除からはじめたところです.

●ホーキング博士が宇宙に行くために訓練中だそうです.先生は行かないんですか?

行ってみたいですね.宇宙船の操縦よりは,実験担当の方がいいですね.

●あと,一人乗りの(立ち乗り)宇宙船が出来たみたいですが,あれって危険じゃないですか?

立っていても座っていても,ロケットくらいの規模になると安全とは関係なさそうですね.

●今日はすっきり起きていられました.寝不足じゃないはずなのにくまが消えないのはどうしてですかー?

睡眠だけで決まるものではないので,なんとも言えません.

●生理的食塩水=生理食塩水ですか?

おなじものです.

あと,塩水でうがいすると風邪に良いと聞きましたが,本当ですか?なんでですか?

風邪に良いかどうかは定かではありませんが,のどを痛めているときなど,食塩水のほうが浸透圧の面で優しいからかもしれません.

●NaOHは水に溶かさないで勝手にNa+ + OH-に分かれるのですか?

水に溶かしたときだけです.

●イオン反応式って何でしたっけ? 分からない私はやばいですね?

数週間前のノートをめくってみよう.

●使われっぱなしの黒板って見たことないんですけど,休み時間に誰かがきれいにしてるんですか?それとも私がたまたまそういう教室に出会ってないだけなんですかね?

清掃業者による掃除が行われています.

●酸,塩基って,そもそも物質ですか?性質?

性質.

次回予告

logの計算を復習してからpHの意義を考えます.そして,生体はどのようにして体内のpHを一定範囲に保っているかを理解します.これで教科書上巻が終了です.

リンク

www.tnojima.net
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