分子やイオンの粒子の大きさは、物質によって異なります。したがって、ある大きさ以上の粒子を通さない穴の空いた膜を用いれば、その大きさによって物質を分けることができます。
このような膜を半透膜とよびます。
図１のようにU字管を準備し、溶媒分子を通し、溶質粒子は通さない半透膜を中央部分に取り付け、左側に溶液、右側に溶媒を両液面の高さが等しくなるように入れ、長時間放置します。
すると、溶媒分子は溶媒側から溶液側に向かって半透膜を通って移動(浸透という)し、両液面差が一定となったところで溶媒分子の移動が止まります。(図２の状態)
このとき溶液の液面を、もとの高さにするために必要な圧力を浸透圧(図３ 紫色の矢印)といいます。
また、浸透圧は、溶媒分子が半透膜を通して溶液側に浸透しようとする圧力(橙色の矢印)であるともいえます。
浸透圧の計算問題は、ファントホッフの公式に数値をあてはめれば簡単！と思っている人が多いですが、中堅以上の大学の入試問題となるとそうはいきません。
特に、「U字管の液面差の絡む浸透圧問題」が圧倒的に多く出題され、その解答率は極端に低くなります。
その原因は、溶液柱の圧力をPaの単位に換算することがわからないためです。
また、浸透圧は希薄溶液の場合には、溶質の種類によらず、溶液のモル濃度C(mol/L)に比例します。
これより、比例定数を用いて次のように表されます。
Π＝CRT
このときの溶液のモル濃度C(mol/L)は、溶液中での溶質の物質量で、例えば、電解質は水溶液中で電離するため、同濃度の非電解質の水溶液に比べて溶質の粒子(イオンや分子)数が多くなります。
したがって、溶質の物質量は粒子の総物質量で考えなければいけないません！
浸透圧の問題での総物質量の算出方法は、主に以下のⅠ～Ⅴの３タイプを覚えればよいでしょう。
Ⅰ.溶質が電離も会合もしないタイプ
Ⅱ.溶質が完全に電離するタイプ
Ⅲ.溶質が電離度αで電離するタイプ
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