医療工学科の化学講義(15)水溶液

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詳細は前回の講義録参照↓

(14)溶液とコロイドと懸濁液(2010-09-15)

溶けるとは

たとえば食塩水の場合，食塩が「溶質」，水が「溶媒」，食塩水が「溶液」，になります．これらの言葉を正しく理解しましょう．

溶質は「電解質」と「非電解質」に分類できます．電解質はイオン化の度合いに応じて「強電解質」と「弱電解質」に分類できます．強電解質の例としては塩化ナトリウムや塩化水素，弱電解質の例としては酢酸や炭酸，非電解質の例としては砂糖を挙げました．

●授業の始めに説明があった，結合ができる理由は今まで知らなかったので，興味深かった．

●ただ単純に溶けるということは中に入れたものが見えなくなると考えていたけど，分子レベルにおいて考えると，ちゃんと化学的に+，-でまばらになっているのがなんか不思議だった．

●「溶ける」ことのしくみがよくわかりました．

●「溶ける」とは何かとか，溶けるか溶かないという話が難しかった．

●「溶ける」ということに極性がかかわっていることにびっくりしました．

●水に可溶なもの，不溶なものについても，もう少し学んでいきたいと思いました．

●食塩や砂糖が水の中で安定でいられるのは，水分子があるおかげだということがわかった．

●食塩も砂糖も同じように水に溶けていると思っていたので，びっくりしました．

沈殿するか沈殿しないかそこが問題だ

イオンの組み合わせのうち，ひとつでも水に難溶なものがあれば沈殿が起きます．結石はリン酸イオンとカルシウムイオンの組み合わせで生じるリン酸カルシウムが主原因です(ほかにシュウ酸カルシウムも)．

●結合が様々なイオンの組み合わせでできていると知り，種類ごとの影響度の違いなどを調べてみようと思いました．

●沈殿のできかたをこのように考えたことがなかったので，今日学べておもしろかった．

●結石について，できかたを初めて知ったのでびっくりしました．将来の仕事に関係があるということもあって，とても興味がありました．食べ合わせには気を付けたいと思いました．

●食品添加物の多い食品を食べることを避けようと思いました(笑)

溶液濃度(p280)

質量パーセント濃度 %(w/w)
質量/体積パーセント濃度 %(w/v)
モル濃度 mol/L，mol L^-1 あるいは M

の3種類の濃度を紹介しました．

小学校で習う濃度は質量パーセント濃度 %(w/w)です．これは溶質，溶媒，溶液の質量だけに着目した濃度のあらわし方です．しかし，液体を扱う際には，質量よりも体積を考えた方が便利です．そのために質量/体積パーセント濃度 %(w/v)の方が実用的な濃度です．一方，化学反応においては，溶質の質量ではなく溶質分子の数が重要となってきます．分子の数を表す単位はモルです．そのため，モル濃度が必要になります．

●溶液の説明わかりやすかったです．

●わかりやすかった

●溶液の濃度はとても苦手な範囲なので，しっかりと復習しておきたいと思います．

●溶解の図がいまいちわかりません．前も後も原子が液中にういているようにしか見えませんでした．

●溶液の濃度を求めるのは高校のときから苦手意識がありました．頑張って苦手を克服し，得意になれるよう努力したいです．

●濃度のあらわしかたにはいろいろありますね．たしか質量モル濃度っていうのもあったような気がします．

●最後にやったモル濃度の問題は，化学要習でやりましたね．なつかしく感じました! 時間が経つのが本当に早くて困ります．残りの化学の講義もバシバシよろしくお願いします．(^o^)/

●モーラー頑張りまーす．

●モル計算，好きです．

●久しぶりにモルについて考えた．思い出せた．

●濃度がんばります!

●モル好きな単元なので，演習がんばりたいと思います!

●パーセント濃度がすごく嫌いです．

●濃度の表示で，%が2種類の濃度をあらわすのがややこしいなと思った．

●%には%(w/w)と%(w/v)があることを知った．

●濃度には3種類もあるなんてビックリしました．

●水溶液の濃度計算法は来週までに完璧にしておきます!

●濃度について細かいところまでよくわかりました．

●質量/体積パーセント濃度が増えたことで，濃度計算がいろいろとやっかいになりそうで怖いです．

●質量/体積パーセント濃度はすごく難しそうに見えたが，よく考えると便利だなと思った．

●濃度のあらわしかたは頭の中で混ざってしまわないようにきちんと整理して計算できるようにしたい．

●濃度変換では常に1を基準として解くとよいということなので，しっかり復習して解けるようになりたいです．

●濃度の表し方がよくわかりました．

●モル濃度に対する嫌悪感が減った．来週の演習がんばりたい．

●濃度のあらわし方の表がわかりやすかったです!

●モル濃度があやふやだったのが，なくなった．

●濃度も定義をおさえれば，たいしたことないと思った．

●水溶液の計算について，来週は小テストをやるみたいなので，ちゃんと点数がとれるように勉強したいと思います．正直，今日の授業で自分はちゃんとできるのか・・・と不安になりました．

●高校時代，濃度計算を投げていたので，今回はちゃんとできるようにしたい．

●濃度の計算は嫌いだったので頑張ろうと思います．

●濃度の範囲は苦手なので復習します．

●濃度の計算問題は苦手なので頑張りたいです．

●水溶液の問題が，高校のときからすごく苦手なので，よく復習して演習問題を頑張りたいです．

●濃度のはなしはにがてだったけど，わかりやすかった．

●モル濃度の計算は久しぶりにやった．復習しとこうと思った．

●あまり理解できてなかった範囲だったけれど，聞いたら理解できた気がする．

●わかりやすかったです! 濃度計算さっぱりなので頑張ります!!

●溶液のところなどは単位などおさえておくべきところは理解しておきたいです．

●練習問題の解説がすごく分かりやすかったです．

自習用プリントの配布

具体的な例を挙げながら質量パーセント濃度，質量/体積パーセント濃度，モル濃度を理解して行くためのプリントをつくり，配布しました．各自これを一週間で自習してくることを課題としました．自習による理解度確認を，来週の講義時間内に行う演習でたしかめます．

「水溶液の濃度計算を攻略する」(PDF)

●プリントの問題をちゃんとやって，水溶液の濃度計算をマスターできるようにします!

●水溶液の計算，ちゃんとできるように勉強したいです．

●濃度計算はあまり得意ではないので，できるようにしっかり勉強したい．

●高校のときの復習になりました．受験のときにやっていたやり方とは少し違ってたけれど，こういうやり方もあるんだーと思いました．

●水溶液の濃度計算はしばらくやっていないとすぐに忘れてしまうので，今回の講義とプリントはすごくありがたかったです．来週までにしっかりやっておこうと思います．

●前期の実験のとき水溶液の濃度で苦労したことを思い出した．プリントをやって，もう苦労しないようにしたい．

●溶液って奥が深いです．プリントの問題，しっかり勉強してきます．

●プリントわかりやすかったです．

●すばらしいプリントをありがとうございます! これで濃度計算法を攻略できるようになります．

●プリント，忘れないようにやります多分．

●前期はプリントをためてしまったので後期はためないようにコツコツ勉強がんばります!!

過飽和溶液

飽和濃度を超えて溶質が溶解している場合があります．これを過飽和状態と呼びます．比較的安定なものでは，ハチミツが例として挙げられます．冬場，ハチミツの容器内に白い結晶が溜まっていることがあります．これは冷却によってハチミツ内の砂糖分子が沈殿したためです．温めれば元に戻ります．

●はちみつって，過飽和濃度なんですね!! 私の大好物の1つです(^o^)/

●はちみつは過飽和お湯駅だったのですね．あの白いザラザラ(が何故にできるのか)の謎が解けました．

●冷蔵庫にハチミツ入れて凍らせてしまいました．

●冬はハチミツを食べるときは気を付けて食べようと思います．

●冬場にハチミツがかたまって困っていたので，やっと理由がわかりました．

過冷却水

過飽和状態と似た現象として，過冷却状態があります．凝固点よりも低い温度で液体が凍らない状況です．家庭用冷凍庫のなかでも，ときどき水が過冷却状態となることがあり，製氷皿を取り出した直後に目の前で凍結する場面を見ることがあります．これを実際にやってみましたので，撮影した動画を紹介しました．

●過冷却水の実験，映像でみれてよかったです．

●過冷却の動画は先生の努力の結晶ですね(笑)

●過冷却の実験がおもしろかった．

●過冷却水おもしろかったです．

●過冷却はすごかった．

●水が凍って行くところをみたい．

●高校の過冷却の実験で，氷がきできていくところを見たことあります．

ほか

●炭酸ナトリウムは奈津子さんです奈津子さんは106 g/molです．

●日常生活に近い現象を化学の視点で見れて楽しかった．

●今日は内容の濃い授業だったように感じる．そのせいか，時間が長く感じた．

●たのしかった!

●ねむかった．

●新L1は心地よく快適なので勉強もはかどるけど，睡魔も・・・．食塩水つくってみたくなった!

●苦手なとこだったのでわかりやすく教えてくれてよかった．

●スライドのプリントもほしいです!

●来週は寝坊しないようにがんばります．

●今回は遅刻せずにちゃんと9時に来ることができた．

●先生は字を早く書いているわりに，とてもきれいな字なのでうらやましいです．

●次のテストもがんばります．

●テスト不安だーでもありがたいかな(-ω-)

●基準に戻って考えよう!

質問

●過飽和はどうして起こるんですか?

溶質が沈殿するためには，沈殿の結晶の元となる「核」が必要です．核になり得るのは微小な結晶とか，溶液密度の不均一な領域や，ホコリなどです．主に密度の不均一な領域から結晶化が進む場合が多いのですが，静かに温度を下げて行くと，結晶化を引き起こすだけの不均一さが得られず，飽和濃度を超えた状態で溶液として存在することがあります(おおざっぱな説明)．