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高校発展Chapter 99

溶液の性質(沸点上昇・凝固点降下・浸透圧)

溶質を溶かすと沸点が上がって凝固点が下がる。「溶質の粒子数」だけで決まるシンプルな法則。

#沸点上昇#凝固点降下#浸透圧#コリゲーティブ

つまり「溶質の粒子数が多いほど効果が大きい」

溶質の種類に関係なく、粒子数(mol数)だけで決まる性質。

これをコリゲーティブ性質という。


3つの現象

現象定数(水)
沸点上昇ΔTb = Kb × mKb = 0.515 K·kg/mol
凝固点降下ΔTf = Kf × mKf = 1.85 K·kg/mol
浸透圧Π = cRTR = 8.31

m = 質量モル濃度(溶媒1kg あたりの溶質mol)


計算例

グルコース18g(M=180)を水500gに溶かした凝固点降下は?

m=18/1800.500=0.200mol/kgm = \frac{18/180}{0.500} = 0.200 \, \text{mol/kg}

ΔTf=1.85×0.200=0.370K\Delta T_f = 1.85 \times 0.200 = \boxed{0.370 \, \text{K}}

凝固点 = 0 − 0.370 = −0.370°C


電解質は粒子数が増える

NaCl → Na⁺ + Cl⁻(2粒子)

→ 同じmolでも効果が2倍(理想的な場合)


💡豆知識

海水の凝固点は約 -1.8°C。これが魚が寒い海で生きられる理由の一つだ。海水中の塩分(NaCl など)が凝固点を下げるため、0°C でも海水は凍らない。北極・南極の海は真冬でも凍りにくく、海洋生物が生存できる空間を保っている。

よく間違えるところ

コリゲーティブ性質は「溶質の粒子数(mol)に依存」であって「溶質の種類に依存しない」。1 mol の砂糖(非電解質)と 0.5 mol の NaCl(電解質・2つに電離する)は、溶液中の粒子数がほぼ同じになるため、沸点上昇・凝固点降下の度合いもほぼ同じになる。

重要ポイント

まとめ

  • ΔTb = Kb × m(沸点上昇)
  • ΔTf = Kf × m(凝固点降下)
  • Π = cRT(浸透圧)
  • m = 質量モル濃度(溶媒 1 kg あたりの mol)
  • 電解質は電離した粒子数で計算する

まとめ

  • コリゲーティブ性質 = 粒子数で決まる
  • ΔTb = Kb × m(沸点上昇)
  • ΔTf = Kf × m(凝固点降下)
  • 電解質は電離した粒子数で計算する

// quiz

確認問題

Q1.食塩水が真水より低い温度で凍る理由は?

Q2.凝固点降下 ΔTfを大きくするには?

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モルと物質量

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