浸透圧とは?ナメクジが縮む原理や計算公式・身近な仕組みを徹底解説

浸透圧とは?ナメクジが縮む原理や計算公式・身近な仕組みを徹底解説

浸透圧とは?ナメクジが縮む原理や計算公式・身近な仕組みを徹底解説とはどんな影響があるのか? 背景や要点を丁寧に紐解いて紹介します。

高校化学の重要単元である希薄溶液の性質において、浸透圧を計算する基礎となるのがオランダの化学者ヤコブス・ヘンリクス・ファントホッフが提唱した「ファントホッフの法則」です。

溶質が電解質でない希薄溶液において、浸透圧 $\Pi$(Pa)は気体の状態方程式と全く同じ形式の以下の公式で表されます。

公式: $\Pi V = n R T$ または $\Pi = C R T$

・$\Pi$(パイ):浸透圧 [$\mathrm{Pa}$]
・$V$:溶液の体積 [$\mathrm{L}$]
・$n$:溶質の物質量 [$\mathrm{mol}$]
・$C$:モル濃度($n/V$) [$\mathrm{mol/L}$]
・$R$:気体定数($8.31 \times 10^3\ \mathrm{Pa\cdot L/(K\cdot mol)}$)
・$T$:絶対温度 [$\mathrm{K}$](セルシウス温度 ℃ + 273)

計算問題を確実に解くための鉄則は「電解質の電離」を忘れないことです。浸透圧は「溶けている粒子の個数(モル数)」に比例します。たとえば、グルコース(非電解質)1 molを溶かした溶液に比べ、塩化ナトリウム $\mathrm{NaCl}$(電解質)1 molを溶かした溶液は水中で $\mathrm{Na^+}$ と $\mathrm{Cl^-}$ の合計2 molの粒子に電離するため、浸透圧はおよそ2倍になります。

化学の入試問題や定期テストでは、浸透圧の測定値から未知のタンパク質や高分子化合物の「分子量 $M$」を逆算させる問題が頻出パターンとなっています。

田中 結衣
著者

田中 結衣

グルメと旅を愛するフリーライター。全国各地の隠れた魅力を独自の視点から紹介します。