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(18)浸透圧と透析

前回の講義に対する質問コメント感想その他いろいろの紹介

前回の講義録参照

血液透析

腎臓は血液中の老廃物を除去する器官です.腎臓が機能しなくなった場合には,人工的に血液から老廃物を除去する必要があります.そのための治療法が血液透析(人工透析)です.血液透析治療を受ける患者数は年々増加しており,2010年12月の段階で国内に297 126人となっています*1.国民431人に一人が透析治療を受けていることになります.今回の講義は,人体に関係する液体混合物の取り扱いと性質を理解することを目標とします.

今回のキーワード

浸透,浸透圧,半透膜,ファントホッフの法則,生理的食塩水,等張溶液,低張溶液,高張溶液,コロイド,コロイド溶液,懸濁液,分散質,分散媒,物理吸着能,チンダル現象,ブラウン運動,透析,透析膜

浸透圧

溶媒は通り抜けられるものの,溶質は通り抜けられないサイズの穴をもつ膜(半透膜)を隔てて,希薄溶液と濃厚溶媒とが接しているとき,希薄溶液から濃厚溶液に向けて一方的に溶媒がしみこんで行きます.この現象を浸透と呼びます.浸透に逆らって濃厚溶液の体積増加を抑えるために必要な圧力を浸透圧と呼びます.

ファントホッフの法則

浸透圧π,溶液のモル濃度C,気体定数R,絶対温度Tの間には次式が成り立ちます.

π = CRT

生理的食塩水

質量/体積パーセント濃度0.9 %のNaCl水溶液を生理的食塩水または生理食塩水と呼び,人間の体液と等しい浸透圧をもちます.

細胞内外の水溶液の浸透圧が等しいとき,細胞は等張溶液の中に存在しています.細胞内溶液の浸透圧よりも低い水溶液は低張溶液と呼ばれます.たとえば純水は低張溶液です.水に赤血球細胞を浸すと,細胞内に水が流れ込んでくるために細胞は膨張し破裂します.

一方,細胞外溶液の浸透圧の方が高かった場合,細胞内の水は細胞からしみ出して行きます.その結果,細胞は収縮します.このような溶液を高張溶液と呼びます.

水の混合物いろいろ

水の混合物を,水と混ぜられている粒子の直径で分類してみましょう.直径1 nm以下の粒子と均一に混ぜられた水を溶液と呼びます.たとえば食塩水は溶液です.直径が1 nmから100 nm程度の粒子が分散した水はコロイド溶液と呼ばれます.たとえば牛乳は水に油脂や蛋白質が分散したコロイド溶液です.さらに粒子径が大きくなり,100 nm以上になると懸濁液になります.私たちの血液は懸濁液です.赤血球や白血球は水に溶けているのではありません.

コロイドの性質

代表的なコロイドの特性を紹介しました.

物理吸着能

たとえば活性炭.細かい空間に低分子が吸着されるので,空気清浄機や防毒マスクに用いられています.

チンダル現象

映画館の投影機からスクリーンに向かって見える光の通り道,木漏れ日の通り道,雲の隙間から地上に差し込む光の道.これらは空気中に分散した水蒸気やホコリなどによって光が散乱されてみられるものです.これらの微粒子はコロイドです.

ブラウン運動

液体中のコロイド粒子には,溶媒分子が衝突して来ます.そのため,コロイド粒子はランダムに運動します.これがブラウン運動です.

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透析

半透膜よりも大きな穴の開いた膜(透析膜)で袋をつくり,この中に種々の粒子径の粒子が含まれるコロイド溶液を入れておきます.この袋を溶媒に浸けておくと,膜の穴よりも大きな粒子径をもつ粒子だけを袋の中に残したまま,低分子を除去することができます.これを透析と呼びます.

透析は生化学研究において,細胞を構成する種々の材料を分子量サイズでふるい分ける際に用いられています.医療では腎不全患者の血液浄化に用いられています.

今週はできるかな計算問題

ブドウ糖1.8 gを水に溶かして100 mLとした水溶液の浸透圧を求めよ.ブドウ糖のモル質量は180 g mol-1,気体定数はR = 8.31×103 L Pa K-1 mol-1,温度は25 °C = 298 Kとする.

間違えて先に答えを配っちゃいましたよまったく.

質問

●オスモルOsmのsって大文字?小文字?●コロイドなつかしーOSmですかOsmですか,どっちでもいいんですか?おなかすきました.

Osm

●地球にあるものはほとんどコロイドですか.

何をもってして「ほとんど」とするかによりますが,コロイドに分類される粒子が含まれているものは多いですね.空気にしろ自然の水にしろ血液にしろ.

●体に有害なものなどを飲み込んでしまった場合などの注意書きとして,商品の裏などに「牛乳をたくさん飲んで下さい」と書いてあるのは,牛乳がコロイドだからであるということに関係しているんですか?驚きました!

水よりは胃に優しい,という程度のものです.また,水を多量に飲み込むのはタイヘンですが,牛乳だとそれほどでもない,という人が多いので,とりあえず水,となっています.

●プラネタリウムどこで見れるんだろう・・・

このあたりだと相模原市立博物館にプラネタリウムがありますよ.

次回予告

酸と塩基とpHについて2回に分けて学びます.

講義内容のプリントを予習してくること.

コメント

●ブラウン運動にすごく興味をもったので今日にでもパソコンで調べてみます(^o^)/●株価がブラウン運動と関係しているなんて信じられません●チンダル現象について納得しました.また,コロイドの分散を知り,物質のおもしろさを感じました.●難しいなって思いました.チンダル現象がおもしろかったです.●けっこうわかった気がする.写真とかスライドで出たので,どういうものかわかりやすかった.●浸透圧は生物でもやった気がします.化学は生物と数学も使うのですね.●ブラウン運動,金融工学,すごいですね!!●コロイドは意外と身近なものに多くておもしろかったです.物を見てそのコロイドの組み合わせを考えるのもおもしろそうです.●浸透圧苦手なのでがんばります\(^p^)/●浸透圧は生物でもやったので理解できました.浸透圧の計算と聞いてゾっとしたけれどモル濃度の計算と比べたら・・・笑.モル,難しいです・・・

2年生と3年生でも浸透圧が出て来ると3年生の先輩が言ってますよ.

●モル質量からモル濃度を求めるやりかたから復習しようと思います.●今日からマックリブ発売です.食べて下さい!!●計算問題がんばります●おなか痛くてごめんなさい●少し計算に慣れてきました.●とくになし●睡眠不足●今日筆箱忘れました.占い最下位でした.次単語テストです.ガーン.復習がんばります.●計算問題難しいと思いました.●むずかしい●後期の授業内容が難しすぎるー!!!●ボーリング5ゲームして筋肉痛なう●わーもうできない(TOT)●次英語のテストです●ありがとうございました.●化学要習で酸と塩基のところでわけわかんなくなっちゃったので次回ちゃんとききます!!あと1限で今週終わりだー●先生ってドバーっとかジャーっとか擬音が多いですね.●擬音が多くておもしろかったです.●先生おっちょこちょい!!!●先生優しい●今日の授業は理解.おっちょこちょいな先生もステキ笑●先生優しいー

logの復習

高校数学で習ったlogがいまいち(あるいは全く)アレな人は本日配布した「logとpH」の前半を読んで理解すること.

これを読んでもわからない人は必ず次回までに学習サポートセンター(ASC)に行ってlogを教わってくること!

●logが久しぶりで懐かしいです.●こんな計算が必要になるとは思わなかった(泣)●ASC行かなきゃー(>_<)難しい・・・●計算と言われると難しいように思ってしまいます.数学っていろんなところで必要なんですね・・・●まさかここでまたlogが出てくるなんて・・・(泣)やだけど化学好きなので頑張ります●logは恐らく忘れているので思い出そうと思います.●高校のときにあんなにlogをやったのに忘れていて悲しい●数IIが必修じゃなかった高校を恨む・・・数学やろうかなーと思いました.

リンク

www.tnojima.net
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