質問: 自由課題をやっていて迷走しました!!助けて! 0.1%溶液を作るため、精製水500mlに高分子粉末0.5gを投入し撹拌しました。 一方、同じく0.1%溶液を作るため、精製水100mlに高分子粉末0.5gを投入し撹拌しました。 結果、500ml溶液の粘度は水のようにサラサラして、100ml溶液は藻ずく酢くらいの粘度がありました。 同じ0.1%溶液を作るのに、水の量によって結果(粘度)が違っています。 この現象はどうしておこるのでしょうか? 計算方法や考え方がありましたら教えてください。
回答: 溶液の濃度の算出方法が全く判っていないようですね。まず、精製水を体積ではかり、溶質であるポリマーを質量で測っている時点で間違いです。両方とも質量で測らなくてはいけませんし、0.1%の濃度にするには500gに対して0.5gではダメです。精製水499.5gに対してポリマー0.5gにしないといけません。全体量500g中に0.5gの溶質とする必要ああるからです。 同じ濃度にするというのであれば、溶媒(この場合は精製水)と溶質(この場合は高分子ポリマー)の割合を同じにする必要があるので、精製水99.9gに対して0.1gのポリマーを入れるべきです。濃度が同じということは溶媒と溶質の比率が同じであるということですから、量がどう変っても比率が同じになるように計算すれば良いだけです。 おまけ 最初にも書きましたが、溶液を作るときに溶質と溶媒を異なった測り方で測ることまず行いません。片方を質量で計量したなら残りも質量で計量し、片方を容積で測ったのであれば残りも容積で測る必要があります。今回の場合は片方が粉末であることから容積での計量は不都合(容器への詰め込み方しだいで同じ容積でも量が変る可能性がある)があるため、両方を質量で計測すべきであると考えます。また、質量で計測した物質の中にある分子の量は質量に比例しますが、容積で計測した場合は必ずしも比例関係にはなりません。先に述べたような例以外にも、温度による体積の変化があるため、一般に温度が高いほど同じ容積中に存在する分子の量は減ってしまいます。化学の実験では物質と物質の分子や原子の数が問題になるため容積による計量を行うことは殆どありません。どうしても容積による計算がひつよな場合はその物質の膨張率と温度を用いて容積に変換します。