浸透圧とは?ナメクジが縮む謎から計算式・身近な例まで解説
浸透圧とは?ナメクジが縮む謎から計算式・身近な例まで解説の真相や最新動向に迫る! 専門的な視点でご紹介しています。
高校化学(化学基礎・発展化学)で扱う浸透圧の定量的アプローチにおいて、最重要となるのがオランダの化学者ヤコブス・ヘンリクス・ファントホッフが導き出した「ファントホッフの法則」です。
希薄溶液において、浸透圧は溶質の種類に関係なく、溶液のモル濃度と絶対温度に比例します。これは理想気体の状態方程式($PV = nRT$)と全く同じ形式をとります。
【浸透圧の計算公式】
$$\Pi V = nRT \quad \Longleftrightarrow \quad \Pi = CRT$$
- $\Pi$(パイ):浸透圧[単位:$\text{Pa}$(パスカル)]
- $V$:溶液の体積[$\text{L}$]
- $n$:溶質の物質量[$\text{mol}$]
- $R$:気体定数($8.31 \times 10^3 \ \text{Pa}\cdot\text{L}/(\text{K}\cdot\text{mol})$)
- $T$:絶対温度[$\text{K}$](摂氏℃ + 273)
- $C$:モル濃度[$\text{mol/L}$]($C = n/V$)
電解質(食塩水など)の場合は水中でイオンに電離するため、粒子全体の総物質量(電離度を考慮した値)を計算に用いる点が試験での頻出引っかけポイントです。また、高分子化合物の分子量測定(浸透圧法)にもこの公式が広く活用されています。