化学

溶質が半透膜を通り抜ける「透析」を元塾講師がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「透析」について詳しく勉強していこう。

2つの溶液をある膜で仕切ったとき、片方の溶質がもう片方の溶液に混ざるように移動することを透析という。

物質の精製に利用されることも多いこの透析について化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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Ayumi05

ライター/Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

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1.溶液を隔てる膜の性質

今回のテーマである透析に大きく関わるのが「半透膜」という膜(まく)です。これは異なる溶液を隔てる壁の役割としていると考えるのがいいですね。この半透膜について理解を深めるため、まずは膜の種類から見ていきましょう。

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まずはキーワードの解説をチェックしておこう。

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1-1.不透膜

image by iStockphoto

まずはガラスのコップを想像してみましょう。水(化合物の液体)を入れてもジュース(混合物の液体)を入れても、塩(混合物の個体)を入れても漏れることは一切ありませんよね。もし手に砂糖がついたままコップを持ったとしても、その砂糖がコップの中に染み込むなんてこともありません。(もちろんコップをこぼしたり、意図的に何かを混入されることは別ですよ。)

このように、単体・化合物・混合物、個体・液体のいずれを入れてもコップの中から外に物質が出ていくことはないでしょう。コップの外から中についても同様ですね。これが「不透膜」です。何も通さない膜ということですね。

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1-2.全透膜

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続いては不透膜の反対ともいえる「全透膜」についてです。全てを通す膜と考えてみましょう。

コーヒーフィルターを例にして考えてみます。豆をフィルターに入れお湯を注ぐと、香り豊かで美味しそうなコーヒーが出来上がりますね。このとき、お湯だけでなく、コーヒーの風味となる様々な物質がお湯とともにカップに注がれているはずです。味・香り・色からもそのことがわかるでしょう。個体であるコーヒー豆はフィルターを通ることができませんが、コーヒーそのものには様々な物質が溶け込んでいます。このように大小様々な分子やイオンなど、あらゆるものを通してしまうのが全透膜と覚えておきましょう。

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1-3.半透膜

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そして透析に重要なのが半分だけ通す膜「半透膜」です。不透膜が物質を通さないのは通せるだけの隙間がないから、全透膜が何でも通してしまうのは大きな隙間があるからと考えることができるでしょう。では不透膜はどうでしょうか。

不透膜の場合、小さい隙間が空いていると考えてみてください。そうすると、小さな分子やイオン化した物質は隙間を通り抜けることができますね。しかし大きな物質が隙間を通ることはないでしょう。これが「半分だけ」通すということの意味なのです。

半透膜の例としてはセロファン(セロハン)があります。さらに動植物の細胞にもこの半透膜が使われているんですよ。

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