溶液の性質

Solution Properties

溶質を溶かすと溶媒分子の脱出が妨げられ、沸点は上がり凝固点は下がります。これが束一的性質です。沸点上昇と凝固点降下は質量モル濃度に比例し、浸透圧はモル濃度と絶対温度に比例します。電解質はイオンに分かれて粒子数が増えるため、ファントホッフ係数i倍だけ効果が大きくなります。このページでは質量モル濃度を変え、沸点·凝固点の変化と浸透の様子を自分で確かめます。

直感導入 — 溶質を入れると何が変わる?

💡 例え:水に塩を入れると

①純水は0°Cで凍り、100°Cで沸騰

②塩を溶かすと?→ 0°Cで凍らず、100°Cで沸騰しない

③溶質粒子が溶媒分子の'脱出(蒸発)'を妨げる

④沸騰にはより高温、凍るにはより低温が必要

⑤これが束一性 — 溶質の'種類'ではなく'個数'に比例

沸点上昇と凝固点降下

質量モル濃度 m1 m

沸点上昇

ΔT_b = K_b × m

K_b:モル沸点上昇定数(水:0.52 °C/m)

凝固点降下

ΔT_f = K_f × m

K_f:モル凝固点降下定数(水:1.86 °C/m)

🔍 スライダーで確認!

①濃度↑なら沸点↑、凝固点↓

②水のK_f(1.86)はK_b(0.52)より大きい

③凝固点降下は沸点上昇より約3.6倍大

④冬に道路に塩(CaCl₂)を撒く理由 = 凝固点降下

浸透圧

π = MRT

M:モル濃度、R:気体定数、T:絶対温度[K]

💡 浸透圧の原理

①半透膜:溶媒(水)のみ通過、溶質は不可

②溶媒は希薄側 → 濃厚側へ移動(浸透)

③浸透を止める最小圧力 = 浸透圧

④植物の根の水分吸収、リンゲル液の等張条件

⑤π = MRT — 理想気体方程式 PV = nRT と形が類似!

電解質とファントホッフ係数

ファントホッフ係数

ΔT = i × K × m

i = 溶液中の実際の粒子数 / 溶かした溶質のmol数

💡 電解質はなぜ効果が大きい?

①NaCl → Na⁺ + Cl⁻(2イオン)→ i ≈ 2

②CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻(3イオン)→ i ≈ 3

③グルコースは非電解質 → i = 1

④同mでも電解質はi倍効果大

⑤冬の融雪剤としてNaClよりCaCl₂が効果的な理由!

例題で確認

例題 1

水に非電解質を溶かして 2 m 溶液をつくった。この溶液の凝固点は？（水の K_f = 1.86 °C/m）

凝固点降下 ΔT_f = K_f × m を求める。

ΔT_f = K_f × m = 1.86 × 2 = 3.72°C

純水の凝固点 0°C から ΔT_f だけ下がる。

凝固点 = 0 − 3.72 = −3.72°C

▸ −3.72°C

凝固点降下は溶質粒子数（質量モル濃度）に比例。非電解質なので i = 1。

例題 2

水に NaCl を溶かして 1 m 溶液をつくった。沸点は？（K_b = 0.52、NaCl の i = 2）

電解質なのでファントホッフ係数を含める：ΔT_b = i × K_b × m。

ΔT_b = 2 × 0.52 × 1 = 1.04°C

純水の沸点 100°C に ΔT_b を加える。

沸点 = 100 + 1.04 = 101.04°C

▸ 101.04°C

NaCl → Na⁺ + Cl⁻ でイオン 2 個（i=2）なので、同じ m の非電解質より効果が 2 倍。

総まとめ

束一性の核心

沸点上昇·凝固点降下·浸透圧·蒸気圧降下

溶質の種類でなく粒子数(モル数)に比例する4性質

共通テスト類題

27°C でモル濃度 0.1 M のブドウ糖水溶液の浸透圧は？（R = 0.0821）

①1.23 atm

②2.46 atm

③0.82 atm

④24.6 atm

⑤8.21 atm

▸ ② 2.46 atm

浸透圧の式 π = MRT を使う。T は絶対温度。

π = MRT, T = 27 + 273 = 300 K

M = 0.1、R = 0.0821、T = 300 を代入する。

π = 0.1 × 0.0821 × 300 ≈ 2.46 atm

🎯 試験ポイント

①束一性 = 溶質粒子数のみに比例(種類無関)

②ΔTb = Kb·m、ΔTf = Kf·m — K値暗記

③電解質(NaCl→2粒子)は非電解質よりi倍

④浸透圧 π = MRT(理想気体に似る)

⑤質量モル濃度 m = 溶質mol / 溶媒kg — 温度無関!