６．溶液の性質

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 -

　　　　　　　　　　　　　　　［ｅ］塩析と親水コロイド
　　　　　　　　　　　　　　　［ｆ］ゲル化
１１　　　宿題（演習）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ
授業計画へ

１．水溶液

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 -

問２　実験のイラストを描け。

　　　　　　

［１］真水はそうでないが、水に食塩を溶かすと（電導性）が生じる。これは塩化ナトリ
ウムが次のように陽イオンと陰イオンに分かれて溶解するためである。物質が電気を持つ
粒子に分かれることは（電離）と呼ばれる。
　　　　（　ＮａＣｌ −→ Ｎａ⁺ ＋ Ｃｌ^-　）
　　　　　　　　ナトリウムイオン　塩化物イオン
一般にイオン性物質（陽イオンと陰イオンで構成される物質）が水に溶けるときには電離
が起こり、水溶液に電導性が生じる。
［２］水に溶けて電導性が生じる物質は（電解質）と呼ばれる。この名称はそのような物
質の水溶液が電気分解できることに依っている。水に溶けやすい（イオン性物質）はもち
ろん電解質であるが、分子性物質（分子で構成される物質）の中で（酸）と呼ばれる物質
も含まれる（８章参照）。
　これに対して水に砂糖（ショ糖）を溶かしても電導性は生じない。これはショ糖が（分
子）のままで溶解して、電離しないからである。このような物質は（非電解質）と呼ばれ、
これには酸以外の水に溶けやすい（分子性物質）が含まれる。ちなみに溶媒になっている
（水）も分子性物質である。
参考：２章ではイオン性物質は、融解して液体になると電導性が生じることを学習した。
［ｄ］水に溶けやすい物質
［１］次にどんな物質が水に溶けやすいか考えてみよう。この答は簡単ではないが、溶解
現象に関しては「（似たもの）どうしは溶け合う」という法則がある。水に水はいくらで
も溶ける（？）ので、水に似たものも水に溶けるだろうと言うのである。しかし似ている
とは、どの点が似ているかが問題になる。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（続く）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ

［２］塩化ナトリウムは水に溶けやすい。２章で学習したように、塩化ナトリウムは（イ
オン結合）しており、陽イオンと陰イオンの間に電気的引力がはたらく。また水分子は共
有結合しているが、そのヒドロキシル基は（極性）が大きい。つまり水素原子がいくらか
正電気を、そして酸素原子がいくらか負電気を持ち、水分子どうしの間にやはり（電気的）
引力）がはたらく。

　　 　　

参考：イオン結合する水酸基は（水酸化物イオン）、共有結合する水酸基は（ヒドロキシ
　　　ル基）と区別される。
［３］したがって水溶液は左図のようになる。（ナトリウム）イオンに対して水分子は
（酸素）原子を向けるために電気的引力がはたらき、塩化物イオンには水素原子を向ける
ために（電気的引力）がはたらくようになる。こうしてイオンはこれらの水分子と一体化
したようになり、この状態は（水和）と呼ばれる。
［４］イオンが水和されるので（イオン性物質）の多くは水に溶けやすい。
　溶解するために陽イオンと陰イオン、水分子どうしを引き離すのに必要なエネルギーは、
イオンと水分子が近づくことで帳消しになるのである。

［５］エタノールも水に溶けやすい。エタノールの構造式は右図のようであり、水と同じ
ようにヒドロキシル基を持つ。やはり２章で学習したように、水分子どうし、エタノール
分子どうし、そして水分子とエタノール分子の間に（水素結合）というかなり大きい引力
がはたらく。つまりこの場合もエタノール分子は水分子によって（水和）される。
［６］（ヒドロキシル基）を持ち水素結合がはたらく分子性物質の多くは水に溶けやすい。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 5 -

授業計画へ

２．溶解度

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 6 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ

［２］ここで少量の不純物を含む硝酸カリウムから純粋な硝酸カリウムを分離することを
考える。不純な硝酸カリウムを温度が高い水に溶解する。このとき水の量は控えめにして
硝酸カリウムが飽和状態に近いようにする。次に水溶液を冷却する。硝酸カリウムは温度
が低くなると溶解度が小さくなって結晶として析出する。これに対して少量の不純物にと
って水は十分にあるので、温度が低くなっても溶けたままである。したがって結晶をろ過
すると、純粋な硝酸カリウムが分離される。このような操作は（再結晶）と呼ばれる。

［ｃ］気体の溶解度
［１］気体物質の溶解度はいろいろな表し方があるが
　　　　「１［ｌ］の溶媒に気体が飽和するまでに何ｇ溶けるか」
が分かりやすい。つまり溶解する気体の量を（質量）で示すのである。これに対して気体
の量を体積で示す場合は、それが圧力と温度の影響を受けるので混乱しやすい。
　一般に気体物質の溶解度は、温度が高くなると（小さく）なる。炭酸飲料の例を考えて
みよう。
［２］気体物質の溶解度は圧力の影響も受け、圧力が高くなると溶解度が（大きく）なる。
とくに窒素や酸素のように
　　　　「溶解度が小さい気体の場合は一定温度の下で、
　　　　　一定量の溶媒に溶解する気体の質量は圧力に（正比例）する。」
これは（ヘンリーの法則）と呼ばれる。
問２　酸素の水に対する溶解度は、２０℃、１ａｔｍの下で１［ｌ］の水に０.０４４ｇで
ある。空気中に置かれた金魚鉢の、温度が２０℃で３［ｌ］の水に酸素は何ｇまで溶ける
ことができるか（答は小数３位で）。ただし空気中の酸素分子は全体の１／５であるので、
その圧力は０.２ａｔｍであると考えよ。
　　　　　　１ａｔｍの酸素なら３［ｌ］の水に
　　　　　　　　０.０４４×３＝０.１３２［ｇ］溶ける。
　　　　　　０.２ａｔｍでは
　　　　　　　　０.１３２×０.２＝０.０２６４
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　０.０２６ｇ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 7 -

授業計画へ

３．濃度

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 8 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ

問１　実際に０.５ｍｏｌ/ｌのショ糖水溶液を２５０ｍｌつくる様子をイラストで描け。

　　

［ｂ］モル濃度の意味
［１］パーセント濃度は、溶液全体に対する溶質の（割合）を示している。たとえば２％
硝酸銀水溶液は、硝酸銀が全体の２／１００だけ含まれることを意味する。
　これに対してモル濃度は（密度）に近い意味を持つ。たとえば海水の塩化ナトリウムの
モル濃度が０.５１ｍｏｌ/ｌであることは、１［ｌ］の体積の中に塩化ナトリウムが０.５
１ｍｏｌだけ詰まっていることを意味している。つまりモル濃度は、注目する物質が（ど
れくらい密に詰まっているか）を示す数値である。
［２］それではモル濃度はどのように優れているのだろうか。ひとつは演習で確認するよ
うに反応量の計算が簡単にできる。
　より本質的には、物質は融解、蒸発、溶解など状態の変化をしたり、化学反応を起こし
て他の物質に変化したりする。そして
　　「物質が変化する（勢い）はその（モル濃度）に比例する。」
として扱うことができる（この詳細については１５章で学習する）。
参考：ここで「勢い」と言っているのは、正確には自由エネルギー（高校では学習しな　
　　　い）のことである。また「比例」とは厳密な正比例ではなく、モル濃度が大きくな
　　　ると「勢い」も大きくなるという意味である。

［ｃ］パーミリオン濃度
　環境問題ではごく希薄な溶液の濃度が使われる。パーミリオン濃度の単位は（ｐｐｍ　
ピーピーエム）（parts per million）である。ミリオンは１００万なので、１ｐｐｍとは

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 9 -

溶質の割合が（１００万分の１）という意味である。具体的には
　　１ｋｇ＝１０００ｇ＝１０００,０００ｍｇの溶液に１ｍｇの溶質が含まれる
とか
　　１ｍ³＝１ｋｌ（キロリットル）＝１０００［ｌ］＝１０００,０００ｍｌ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 の溶液に１ｍｌの溶質が含まれる
ことである。ちなみに溶液が液体であると限定する必要はない。
問２　大気汚染を引き起こす二酸化窒素という気体が自動車や工場から排出されている。
その環境基準は日平均が０.０６ｐｐｍ以下であると定められている。３０ｍｌ（試験管１
本）の二酸化窒素を環境基準までうすめるにはどれだけのきれいな空気が必要になるか。
　　　　０.０６ｐｐｍとは１ｍ³の空気に二酸化窒素が０.０６ｍｌ含まれる。
　　　　３０ｍｌではｘ［ｍ³］必要とすると
　　　　　　０.０６［ｍｌ］／１［ｍ³］ ＝ ３０／ｘ
　　　　　　　　ｘ＝５００
　　　　　　　　　　答　５００ｍ³　　（実験室の体積は約３００ｍ³）
　ダイオキシンのような環境ホルモン（内分泌撹乱物質）は、場合によって１ｐｐｔ（ピ
ーピーティ）というごくごく希薄な濃度でも胎児に影響することが分かってきた。これは
パートリリオン濃度で、トリリオン（trillion）とは１兆のことである。つまり１兆分の
１の濃度が問題になってくる。

［ｄ］生物濃縮
　有害物質はうすめれば済むのだろうか。レーチェル・カーソンが著した「生と死の妙薬
（原題：SILENT SPRING）」（１９６１年）の一節（次のプリント）を読んでみよう。
　殺虫剤であるＤＤＤは、水には溶けにくいが生物の体の脂肪には溶けやすい（脂溶性）
物質である。ＤＤＤはごく希薄な濃度なのでクリア湖の水に溶解する。しかしもともと脂
溶性のＤＤＤはプランクトンが水中の栄養を吸収するにつれて、まるでろ過されるように
その脂肪に蓄積していく。そのプランクトンを捕食する魚では、もっと効率的にＤＤＤが
その脂肪に（濃縮）していく。そして（食物連鎖）の頂点にいる水鳥の体内で異変が起こ
る・・・。
　これは人間の活動に対する警告である。そして今、母親の（母乳）がダイオキシンで汚
染されている。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 10 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ
授業計画へ

４．凝固点降下と浸透

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 11 -

［ｂ］凝固点降下の理由
［１］十分ではないが、ここで凝固点降下の理由を説明しておこう。
　純粋な水が０℃で凝固するというのは、この温度では水と氷が（共存する）ことを意味
する。つまりこの温度では水が（凝固）する変化の「勢い」と、氷が（融解）する変化の
「勢い」が（バランス）している。そして前者は水のモル濃度に、後者は氷のモル濃度に
比例している。
　　　　凝固の勢い＝Ｋ_f×（水のモル濃度）
　　　　融解の勢い＝Ｋ_m×（氷のモル濃度）
　　　　　　Ｋ_f，Ｋ_m：比例定数
　０℃の氷水に食塩を加えると、食塩はもっぱら（水）に溶解し氷は元のままである。つ
まり水のモル濃度だけが（小さく）なる。すると凝固の勢いが（劣る）ようになり、０℃
では氷が融解してしまうことになる。この考えは氷に飽和食塩水を加えても、氷が融解し
て温度が降下する事実で裏付けられる。
［２］ここで注意しておきたいのは、純粋な物質である水や氷のモル濃度や、（溶媒）で
ある水のモル濃度に注目していることである。モル濃度は密度に近い意味を持っており、
溶質のみを対象としているわけではない。
参考：上の説明では便宜的に比例定数を使っているが、正確にはこの代わりに対数を含む
　　　関数が書かれるべきである。

［ｃ］沸点上昇
　凝固点降下に対応する現象に（沸点上昇）がある。一般に溶媒に不揮発性の溶質が溶け
ると、純粋な溶媒に比べてその沸点がより高くなる。たとえば水にたくさんの砂糖を加え、
加熱してべっこうあめをつくるとき、砂糖水の沸点は１１０℃以上になる。ここで（不揮
発性）の溶質という条件が付くのは、溶媒の沸点に至る前に揮発してしまっては意味がな
いからである。



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（続く）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 12 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ
［ｄ］浸透（実験のまとめ）
［１］（セルロースチューブ）を張ったフィルムケースに、１ｍｏｌ/ｌ（ショ糖）水溶液
を入れてガラス管を付けたゴムせんをする。これを（真水）が入ったビーカーに置くと、
ショ糖水溶液がガラス管を（上昇）していく。
［２］セルロースチューブでは、水のような（小さい）分子は通り抜けるがショ糖のよう
な大きい分子はほとんど通り抜けない。このような性質を持つものは（半透膜）と呼ばれ
る。半透膜は小さい穴が無数にあると考えられ、他にセロハン、玉子の薄皮（卵殻膜）な
どがある。ちなみに細胞の原形質を包んでいる（細胞膜）も半透膜である。
［３］半透膜をはさんで真水とショ糖水溶液があると、真水の水がショ糖水溶液に移動し
ていく。この現象は（浸透）と呼ばれる。植物が水を吸収するのも浸透に依っている。
問　浸透が起こる理由を説明してみよ。
　　　　半透膜をはさんで、次の２つの変化が攻めぎ合う。
　　　　　　真水の水分子が通り抜ける変化（Ａ）
　　　　　　ショ糖水溶液の水分子が通り抜ける変化（Ｂ）
　　　　真水の水のモル濃度の方が大きいので、変化Ａの勢いが優っており、
　　　　真水の水がショ糖水溶液に移動する。
［４］このようにものごとは、２つの対立する変化の攻めぎ合いから成り立っている。

［ｅ］透析
　腎臓の機能が低下して、血液中の余分な水や（尿素）などの老廃物を除去できない患者
は、定期的に血液を体外に取り出し、ダイアライザーという装置を通してから体内にもど
す治療をしている。
　装置には管状でその壁に小さい穴が無数に空いた（中空糸）が詰まっている。この糸の
壁は半透膜で、糸の内側に血液を流し外側に透析液を流すと、小さい分子やイオンである
水や老廃物はしだいに透析液の方に移動していくが、大きいタンパク質分子や赤血球など
は血液内に留まる。
　このように（半透膜）を使って小さい分子やイオンのみを除去する操作は（透析）と呼
ばれ、上の治療は人工透析と言う。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 13 -

授業計画へ

５．コロイド溶液

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 14 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ

［３］この現象は（ブラウン運動）と呼ばれるが、花粉を観察してこれを発見したブラウ
ンは、花粉が生きているからだと誤解した。実際には熱運動しているまわりの水分子が、
不規則に花粉に（衝突）し突き動かしているためである。こうして私たちは間接的に分子
やイオンの熱運動を観察することができる。
［４］寒天分子ではそうではないが、硫黄粒子や脂肪球ではそれをつくる分子の熱運動は
内部に閉じこめられて、それによってコロイド粒子そのものが分散することはできない。
このようなコロイド粒子は（溶媒）である水分子の熱運動によって分散している。
［ｄ］凝析と電気泳動
［１］塩化鉄水溶液を沸とう水に滴下すると、次の反応で（水酸化鉄　Ｆｅ(ＯＨ)₃ ）が
生成する。これは水に溶けにくく小さい粒子つまりコロイド粒子となって水に分散し、
（赤褐色）のコロイド溶液になる。
　　　　ＦｅＣｌ₃ ＋ ３Ｈ₂Ｏ −→ Ｆｅ(ＯＨ)₃ ＋ ３ＨＣｌ
　これに少量の硫酸ナトリウムを加えると、コロイド粒子が凝集して沈でんする。
［２］（水酸化鉄）のコロイド粒子はその表面に（正電気）を持っている。このように表
面に電気を持つコロイド粒子は、互いに近づくと（電気的反発力）がはたらくことによっ

　　て分散している。
　　［３］ところが硫酸ナトリウムを加えると、これは水に
　　溶けて次のように電離する。
　　　　　　Ｎａ₂ＳＯ₄ −→ ２Ｎａ⁺ ＋ ＳＯ₄ ^2-
　　そして陰イオンの硫酸イオンが図のように表面に吸着し
　　てその正電気を（中和）してしまう。こうようにしてコ
　　ロイド溶液に（少量）の電解質を加えるとコロイド粒子
　　が沈でんする現象は（凝析あるいは凝結）と呼ばれる。

［４］ここでこのコロイド溶液にはすでに塩酸が電離してできる塩化物イオン Ｃｌ^- とい
う陰イオンが含まれていることに注意しよう。しかしこの陰イオンでは凝析は起こらない。
つまり凝析には（２価）や３価のイオンが効果的なのである。
［５］水酸化鉄のコロイド溶液に電極を差し入れて直流電圧をかけると、赤褐色のコロイ
ド粒子がゆっくりと陰極に移動する。この現象は（電気泳動）と呼ばれる。そしてこのコ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 15 -

ロイド粒子が正電気を持っていることが確認できる。
［ｅ］塩析と親水コロイド
［１］合成せんたくのりの多くは、次の構造式で示される（ポリビニルアルコール）とい
う高分子が水に分散したコロイド溶液である。

　　　　　　

　このコロイド溶液は少量の電解質を加えても変化しない。ところが（多量）の塩化ナト
リウムを加えるとポリビニルアルコールが沈でんする。
［２］ポリビニルアルコールは分子のいたるところに（ヒドロキシル基）があり、水分子
によって水和されている。つまりこのコロイド粒子が互いに近づくと、（水和）している
水分子が邪魔になって凝集が妨げられる。
［３］これに塩化ナトリウムを加えると、ナトリウムイオンと塩化物イオンが水分子によ
って水和されて溶解していく。どんどん加えていくと、ついにポリビニルアルコールを水
和している水分子を（奪う）ことになる。こうなるとポリビニルアルコール分子は凝集す
るしかない。このようにしてコロイド溶液に多量の（電解質）を加えるとコロイド粒子が
沈でんする現象は（塩析）と呼ばれる。
［４］ポリビニルアルコールのように、水和されたコロイド粒子は（親水コロイド）と呼
ばれる。
［ｆ］ゲル化
［１］熱い寒天水溶液を冷却するとゼリー状の固体になる。（温度）が低くなると熱運動
が穏やかになり（分子間力）が優るようになって、糸状の寒天分子はあちこちで結び付き
を形成して立体的に網目状になっていく。そして大量の水分子やショ糖分子などをその
「かご」の中に包み込む。このようにしてコロイド溶液が（流動性）を失った状態は（ゲ
ル）と呼ばれ、またその変化をゲル化と言う。ゲルは固体の一種だが、結晶とはまるで違
う形であることに注目しよう。
［２］コロイド溶液は多種多様であり、凝集やゲル化は他にもいろいろな条件で起こるこ
とを承知しておこう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 16 -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ
授業計画へ

宿題（６章）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 17 -

　　　　（　Ｈ₂ＳＯ＝９８　　ＮａＯＨ＝４０　）
　　　　５％硫酸２０ｇに含まれる Ｈ₂ＳＯ₄ は
　　　　　　１００［ｇ］／５［ｇ］ ＝ ２０／ｘ
　　　　　　　　ｘ＝１［ｇ］
　　　　Ｈ₂ＳＯ₄ １ｇと反応する ＮａＯＨ は
　　　　　　９８［ｇ］／８０［ｇ］ ＝ １／ｙ
　　　　　　　　ｙ＝０.８１６３・・・＝０.８１６［ｇ］
　　　　ＮａＯＨ ０.８１６ｇを含む５％水酸化ナトリウムをｚ［ｇ］とすると
　　　　　　５［ｇ］／１００［ｇ］ ＝ ０.８１６／ｚ
　　　　　　　　ｚ＝１６.３２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答　１６.３ｇ
参考：モル濃度とパーセント濃度はどちらが優れているか、検討しよう。

３．寒剤に関する次の文を読み、下の問に答えよ。
　氷に多量の食塩を加えてかき混ぜると、氷が融解して温度が−１５℃以下に低くなる。
（１）この現象を支配している２つの変化を上げよ。
　　　　（Ａ）水の凝固　　　　（Ｂ）氷の融解
（２）それぞれの変化の勢いは何に比例しているか。
　　　　（Ａ）水のモル濃度　　（Ｂ）氷のモル濃度
（３）０℃で氷と水が共存することは何を意味するか。
　　　　この温度では水が凝固する勢いと氷が融解する勢いがバランスしている。
（４）０℃の氷水に食塩を加えるとどちらの勢いが劣るようになるか。
　　　　水の凝固

４．次のそれぞれに関係する現象は何と呼ばれるか。
（ａ）血液中の余分な水や老廃物を半透膜（中空糸）で除去する。
（ｂ）冬期に、道路に塩化カルシウムをまいて凍結を防ぐ。
（ｃ）硫黄のコロイド溶液にレーザーを当てるとその光路が見える。
（ｄ）浄水場では原水に硫酸アルミニウムなどを加えてにごりを沈でんさせてろ過する。
（ｅ）顕微鏡で花粉を観察すると、ゆれ動くように不規則な運動をしている。
（ｆ）べっこうあめをつくるとき、砂糖水の沸点が１１０℃以上になる。
（ｇ）寒天水溶液に砂糖とジュースを加えて冷却するとゼリー状に固まる。
（ｈ）赤血球を真水に浸けると細胞膜が破れてしまう（溶血）。
（ｉ）水酸化鉄の水溶液に電圧をかけると、赤褐色のコロイド粒子がゆっくりと陰極に移
動していく。
（ｊ）ポリビニルアルコール水溶液に多量の食塩を溶かすと沈でんする。

ａ）透析　　　　 ｂ）凝固点降下　 ｃ）チンダル現象 ｄ）凝析
ｅ）ブラウン運動 ｆ）沸点上昇　　 ｇ）ゲル化　　　 ｈ）浸透　　　　
ｉ）電気泳動　　 ｊ）塩析

　　　　　　　　　　　　　　　（　）組　（　　）番　氏名（　　　　　　　）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 18 -