【理論化学】塩析・凝析・透析を簡単に解説!高校化学選択をしている受験生や高校生は必見!

理論化学の解説(塩析・凝析・透析とは)

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化学科を卒業して予備校講師(模擬試験作成)をしていた予備校講師の休日です。化学を放置すると忘れていくので、備忘録代わりに受験生にも役立つ高校化学の情報をまとめておこうと思い、この記事を作成しました!できれば、勉強法のTwitter(こっちがメイン)もフォローしてもらえると嬉しい^^勉強関連やTOEIC関連でこうやったら勉強できるなど気づいたことをどんどんツイートしていますので!化学関連の解説記事一覧・目次はコチラから。

高校化学を選択している受験生や中間・期末で内容理解したい高校生を、また化学科の大学1年生を読者層だと考えて、Twitterで普段つぶやいている内容をより細かくこの記事で解説しております。受験生用にシス単の語源や覚えやすい連想できる話を記事にしましたのでこちらもどうぞ。シス単や英検2級やセンター試験に出てくる英単語の語源や関連する内容を見るだけで覚えられるようにまとめた単語力アップ保存版!【高校生・受験生必見!】

塩析って何?

Twitterの原文ママ

塩析は親水コロイドの話。コロイド粒子の周りは水分子が覆っている(水和)。この水和をまずは電解質で取り除かないといけないんだわ。取り除けたらコロイド粒子自身の電荷を電解質で±0にしてあげる。→分子間力で集まって沈殿。多量の電解質がいるわけ。

解説コメント

塩析っていうのは親水コロイド(デンプンや石鹸や卵白などの有機化合物によるコロイド)を沈殿したいときに用いる化学的手法のこと。

親水コロイドという名前なだけあって普段は、水溶液中において、ミセル(石鹸分子が100個くらいで集まってできたコロイド)は水和しているんだな。

で、ミセル(親水コロイド)は、表面が「−」の電荷を覆っている。コロイド同士は静電気的に反発し合っていて集まることはないわけ。

そこで、まずは水和した水をコロイドから剥がし取る必要がある。その際に使われるのがNaClなどの電解質。電解質を加えて、コロイドに水和している水分子をはがし取り、電解質Na+やCl-に水和させるようにする。

すると、親水コロイドは水和せずに真っ裸の状態。(ただし表面は「−」の電荷を帯びている。)

この「−」の電荷を打ち消すために電解質をまた用いる。Na+をくっつけるんだね。

すると電荷±0の反発力なしの親水コロイドが完成。コロイドはある程度分子量が大きいのでファンデルワールス力でがっちゃん→沈殿。という流れ。

水和水を剥がすためにも電解質を使うので、「多量の」電解質が必要なんだな。

豆乳がいわゆるコロイド溶液。豆乳に浮いている分散質が大豆のタンパク質。分散媒は水。これにMgCl2(にがり)を加えると塩析を起こし、沈殿。これが豆腐。

凝析とは?

Twitterの原文ママ

凝析とはなんだ?凝析は疎水性のコロイドを沈殿させるときの化学的手法。三角州なんかはまさしく凝析。金属水酸化物などの疎水性コロイドはうっすら電荷を帯びているのでそれを中和させるために少量の電解質を加えるんだな。

解説コメント

さっきまで話していたのは塩析。これは凝析。全然違うからね!

凝析は疎水コロイド(金属、金属水酸化物、泥などの疎水性の物質によるコロイド)は、水和しないね。『疎水』コロイドだからね!!

『疎水』コロイドは水和しない分、水和物を剥がさなくていいから少量の電解質でOK! なんのために少量の電解質を加えるかというと、

疎水コロイドも表面に薄い電荷を帯びている。(水溶液中に多量に存在するH+などが配位してしまっていて陽イオン化しているなど)

結果、疎水コロイド同士も静電気力で反発しあうんだね。だから普段は沈殿せずにコロイド溶液になっている。これに少量の電解質を加えて、この静電気力を打ち消してあげると(電気的中性なコロイド粒子を作る)、コロイド同士は集まることができる。結果、分子間力によって沈殿を起こす。これが凝析。

塩析は親水コロイド。凝析は疎水コロイドの話。

河口付近は海に近いので淡水になってるでしょ?電解質を含む水になってるわけだ。河口付近の泥はどうなるかな?凝析して、沈殿する。結果、三角州ができる。という仕組み。三角州はそうやってできているわ。うん。

河川の水を引っ張ってきて飲み水にするときも泥などを取り除く方法として凝析は用いられるからね。

透析とは?

Twitterの原文ママ

透析はセロハン膜を使ってコロイド粒子より微粒子であるイオンを取り除くっていうやつや。コロイド粒子(赤血球など)は残しつつ、有害な微粒子(尿素)を取り除くってのが人工透析や。セロハン膜はコロイドは通らんがイオンは通るんや。

解説コメント

透析というのは、イオンを含んだコロイド溶液である溶液Aがあるとする。

溶液Aからコロイド粒子は取り除かずにイオンだけを取り除きたいとかっていう都合のいいことをしたい。

そこで登場するのがセロハン膜っちゅうわけやな。

セロハン膜はコロイド粒子は通さん。けど、イオンとかは通すっていう絶妙な大きさの膜や。この膜を使って容器の左に溶液Aを入れる。右に水を入れて、セロハン膜で仕切ったらどないなるやろか?

そりゃあ、イオンの立場からすると、右は真水で左はイオンの溶液になっとるわけやから、右にどんどんでていくわな。イオンは。(イオンを通す膜なのでな。)一方でコロイド粒子は全然出て行かへん。

結果、イオンだけ出て行き、コロイド粒子は残ったままの状態を保てる。これが透析。

人工透析ってのは、上の文章のコロイドっていう部分が赤血球や白血球などのタンパク質。

イオンっていうのは尿素や尿酸のことやな。腎臓の濾過機能(透析機能)が衰えたときに、有害な尿素や尿酸を人工的に取り除いてやらなあかん。

そのときにこのセロハン膜みたいなものをつかって人工透析するっちゅうわけやな。赤血球や白血球は出て行くことはなく、尿素や尿酸は出て行くっていうわけ。

もちろん人工透析のときに流す液体は真水とちゃうで!!

真水なんか流したら、大事なイオンまで取り除かれてまうからな!!!例えばブドウ糖なんかはイオン程度の大きさやから、真水を通したらブドウ糖全部体から出て行くで!!!

死ぬで!!!

なんで、ブドウ糖入りの水溶液を流そうって話になるわけだ。ブドウ糖からすれば溶液A→外部の速度と外部→溶液Aの速度が同じなので、平衡状態をとり実質体内のブドウ糖の量は変化なし^^はっぴー。

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ABOUTこの記事をかいた人

ニシジマ

ゆとり世代ど真ん中に爆誕。円周率は3だと信じて疑わない。大学卒業後,予備校で勤務しており,化学を担当。主な業務は,模擬試験作成と入試解説の執筆。大学時代の専攻は物理化学であるが,難解すぎて意味があまりわからない。