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5分でわかる半透膜と浸透圧!現象のメカニズムを理系学生ライターが徹底解説!

よぉ、桜木建二だ。今回は「半透膜と浸透圧」について解説していくぞ。

半透膜や浸透圧というのは、物理化学を学習すると必ず目にする用語だ。これらに関連する技術は、医療、工業、資源産業といった広い分野に存在しているぞ。また、料理法にも、半透膜や浸透圧の理論が活用されている。ぜひ、この機会に半透膜と浸透圧についての理解を深めてくれ。

化学に詳しいライター通りすがりのぺんぎん船長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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ライター/通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。環境工学を専攻しており、このような学問への興味は人一倍強い。環境中における物質の流れなどを解析することができるようになるために、化学全般を勉強している。

半透膜と浸透圧

この記事は、半透膜浸透圧をメインテーマとして、作成しました。これらの言葉は、物理化学の用語に分類されます。ですが、半透膜や浸透圧に関連する現象は身近なところでも見つけることができるのです。そのため、半透膜や浸透圧といった単語は、専門書でなくとも身近な書籍でも目にすることもありますよ。

今回は、私たちとって身近な半透膜や浸透圧について、物理化学の視点で解説を進めていきます。また、半透膜や浸透圧といったキーワードに関連の深い現象や技術につても複数ご紹介しますね。前半は、半透膜や浸透圧とは一体何であるのかということを考えていきましょう。聞きなれない単語が登場することがあるかもしれませんが、その場合は必ず意味を確認するようにしてくださいね。それでは、早速解説をはじめます。

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まずは、半透膜と浸透圧についての理論を学ぶぞ。

半透膜とは?

半透膜とは?

image by Study-Z編集部

はじめに、半透膜についての説明をしますね。半透膜というのは、小さい分子やイオンのみを自由に通過させ、大きな分子やコロイドを通さない膜のことをさしますセロハン膜などが、半透膜に該当しますよ。

例えば、セロハン膜にデンプンなどの大きな分子を溶質とする水溶液を通過させると、どのようになるのでしょうか?溶媒である小さな水分子は半透膜を通り抜けることができますが、大きなデンプン分子は半透膜を通り抜けることはできないのです

また、半透膜には、様々な種類のものがあります。それぞれの種類において、通過させることのできる粒子のサイズは異なっており、用途によって使い分けられていますよ。

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半透膜は、小さなイオンや分子のみを通すことができるぞ。

浸透圧とは?

続いて、半透膜と関係の深い浸透圧という現象についての解説をしますよ。まず、浸透圧について理解を深めるために、簡単な実験を一つ紹介しますね。半透膜で区切られた容器を用意します。次に、半透膜を隔てて、純水とデンプン水溶液を注ぐのです。このとき、純水とデンプン水溶液は同じ量で、同じ水位になるようにします。

この後、どのような変化が見られるのでしょうか?実は、純水の一部が半透膜を経て、デンプン水溶液側に移動するのです。変化の前後で比較すると、純水側の水位が下がり、デンプン水溶液側の水位が上昇することが根拠になります。

このような現象が生じる理由を考えましょう。純水側とデンプン水溶液側では、大きな濃度勾配があります。濃度勾配が存在するとは、濃度の差があるということです。この濃度差を打ち消すように、水の分子が移動したのですね。この現象は浸透と呼ばれ、浸透によって生じる半透膜への圧力が浸透圧なのです。

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浸透圧は濃度勾配によって生じるぞ。

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