質問: 浸透圧に関する問題 大学受験範囲です 「37°Cにおける人に血液の浸透圧を7.4×10^5paとし、次の問いに答えよ (1)塩化ナトリウム9.0gを水に溶かして1.0lにした溶液は、37°Cで人の血液と同じ浸透圧を示す。 このとき、塩化ナトリウムは何%電離していることになるか。」 という問題で自分は以下のように解きました。 ------------------------------------------------------------------- naclの式量が58.5なので、naclは1molで58.5gである よってnacl9.0gの物質量をxmolと置くと 1:58.5=x:9である 計算しx=0.15 よって塩化ナトリウム9.0gの物質量は0.15molである 次に、塩化ナトリウム9.0gを水に溶かして1.0lにした溶液を考える。 ここで塩化ナトリウムがa%電離したとする。 そして電離した塩化ナトリウムの物質量をbmolとする。 するとa=b/0.15×100なので b=0.0015aである よって水溶液中には 電離していない塩化ナトリウムが(0.15-0.0015a)mol ナトリウムイオンが0.0015a mol 塩化物イオンが0.0015a mol 存在する。 よって全ての溶質のモル濃度は (0.15+0.0015a)mol/1l=(0.15+0.0015a)mol/lである。 ここで浸透圧を考えると 7.4×10^5pa=310k×(0.15+0.0015a)mol/l×8.3×10^3pa・l/k・molである よってa=92 よって92%電離した。 ---------------------------------------------------------------------------------- しかし答えは87%となっていました。 どこで間違っているのでしょうか?
回答: これは入試問題でしょうか。 形式的に問題を解くということになってしまっているようですが 問題設定におかしなところがあります。 >塩化ナトリウムは何%電離していることになるか イオン性物質の電離と分子性物質の電離とは意味が異なります。 イオン性物質は固体の段階で正負のイオンとして存在しています。 水に溶けるとそれがばらばらになるだけです。 「水中に溶けて存在していて、イオンになっていない状態のものがある」という場面設定は成り立たないのです。 (90%電離しているという表現を仮に使ったとします。「電離していない10%」に対して「それはどういうものが存在していると言えるのでしょうか」という質問が出れば困ることになりますね。) 分子性の電解質の場合は 分子として存在する場合とイオンとして存在する場合の平衡を考えるということで「電離度」は理解できます。電離度は分子性の電解質に対して用いる言葉です。 (塩化ナトリウムに対して電離度という言葉を使えば「naclという分子が水中に存在している」というイメージを生徒に植え付けてしまうことになります。「普通の状態ではnaclという分子は存在していない」ということを苦労して説明してきたのすべて無駄になってしまいます。) naclが水に溶ければイオンの濃度はnaclの2倍になります。 測定の結果得られた浸透圧の値が2倍として考えたものよりも小さくなっているとしたら 浸透圧の理論の前提になっている「希薄」溶液という条件が満たされていないということになるでしょう。 そのずれの原因を「電離しているか、いないか」ということだけに持って行こうとしているのがおかしいのです。 気体の性質が理想気体だとしたものからずれたとします。 ずれの原因は色々でしょう。物質によっては分子の会合や解離が起こる場合もあるでしょう。 でもそれはそういう可能性のある物質に限られています。 ずれをいつも分子数の変化に読み直すということは可能です。でもそれにどういう意味があるかは別の問題です。形式的にそういうことができるというだけのことです。 30年程前の教科書には酸・塩基の単元に出てくる電離度の表に「naohの電離度」の値が載っていました。酢酸の電離度の値と並んでです。さすがに最近の教科書には載らなくなりました。この問題はその当時のそういう考えを引き継いでいるように思います。