溶液の性質(知識)の問題
次の実験 1・2 を行った。
実験 1 沸騰している水に塩化鉄(III)水溶液を少量加えると、赤褐色の水酸化鉄(III)のコロイド溶液が得られた。このコロイド溶液に硫酸ナトリウム水溶液を少量加えると、コロイド粒子が集まって大きくなり、沈殿した。
実験 2 ゼラチンを温水に溶かしてつくったコロイド溶液に、実験 1 と同じ量の硫酸ナトリウム水溶液を加えても、沈殿は生じなかった。硫酸ナトリウムを多量に加えると、はじめて沈殿が生じた。
実験 1 で、水酸化鉄(III)のコロイド溶液に硫酸ナトリウム水溶液を少量加えたときに見られた現象を何というか。高校化学の教科書で用いられるコロイドの現象の名称を、漢字で答えよ。
この問題で使うもの
- 電気泳動・凝析・塩析と保護コロイド(説明と入口の問題)
- コロイドの分類(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(13 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
実験 1 と実験 2 で、沈殿させるのに必要な電解質の量が違う。それぞれのコロイドが疎水コロイドと親水コロイドのどちらかを考えよう。
ヒント 2
疎水コロイドの粒子は、同じ符号の電荷で反発しあって分散している。少量の電解質のイオンがこの電荷を打ち消すとどうなるかを考えよう。
ヒント 3
親水コロイドに多量の電解質を加えて沈殿させる現象(塩析)とは別の名前である。
答えと解説
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凝析
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解説を読む
実験 2 から、ゼラチンのコロイドは少量の電解質では沈殿せず、多量の電解質を加えてはじめて沈殿することがわかる。これは、ゼラチンが表面に多くの水分子を引きつけて安定に分散している親水コロイドだからである(多量の電解質で沈殿させる現象は塩析)。
これに対し、実験 1 の水酸化鉄(III)のコロイドは、少量の電解質で沈殿した。水酸化鉄(III)のコロイドは水との親和力が小さい疎水コロイドで、粒子は同じ符号(正)の電荷を帯びて互いに反発しあうことで分散している。そこに少量の電解質を加えると、粒子と反対符号のイオン(ここでは )が粒子の電荷を打ち消すため、反発が弱まって粒子どうしが集まり、沈殿する。この現象を凝析という。
水酸化鉄(III)のコロイドの粒子は正に帯電しているので、凝析を起こす効果は、反対符号の陰イオンで価数が大きいものほど大きい( より のほうが有効)。
似た用語との違い:
- 塩析:ゼラチンやデンプンなどの親水コロイドに多量の電解質を加えると、粒子を取り巻く水分子が引き離されて沈殿する現象。実験 2 で多量に加えたときに起こったのはこちらで、実験 1 の現象(疎水コロイドに少量の電解質)とは区別される。
- 電気泳動:コロイド溶液に直流電圧をかけたとき、帯電したコロイド粒子が一方の電極へ移動する現象。
- 透析:半透膜を用いて、コロイド溶液中の小さな分子やイオンを取り除く操作。
別解
水酸化鉄(III)のコロイドは疎水コロイドで、粒子が正に帯電して互いに反発し合うことで分散している。少量の電解質(硫酸ナトリウム)を加えると、反対符号の電荷をもつイオン(硫酸イオン)がコロイド粒子の電荷を打ち消し、粒子どうしが集まって沈殿する。この現象を凝析という。
実験 2 のゼラチンは親水コロイドで、水和した水分子に守られているため少量の電解質では沈殿しない(多量に加えて沈殿する現象は塩析)。したがって、実験 1 の現象は塩析ではなく凝析である。