コロイドの性質について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 疎水コロイドに少量の電解質を加えると、コロイド粒子が集まって沈殿する。この現象を凝析という。
- イ コロイド溶液に電極を入れて直流電圧をかけると、正に帯電したコロイド粒子は陽極の側へ移動する。
- ウ 親水コロイドに多量の電解質を加えると、コロイド粒子が集まって沈殿する。この現象を塩析という。
- エ 墨汁に加えられているにかわは、炭素の疎水コロイドを凝析しにくくする保護コロイドとしてはたらく。
電気泳動・凝析・塩析と保護コロイド
コロイド粒子の電荷と電気泳動の向きを判定でき、疎水コロイドが少量の電解質で沈殿する凝析（粒子と反対符号で価数の大きいイオンほど有効）、親水コロイドが多量の電解質で沈殿する塩析、疎水コロイドを凝析しにくくする保護コロイド（墨汁のにかわなど）を区別して答えられる
前提
- コロイドの分類 （高校化学 溶液の性質（知識））
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- 溶解のしくみ（水和）と極性による溶けやすさ （高校化学 溶液の性質（知識））
- コロイドの分類 （高校化学 溶液の性質（知識））
説明
コロイド粒子の多くは正または負の電荷を帯びていて、その電荷が粒子どうしを反発させ、沈まずに散らばっている理由の 1 つになっています。この技能では、電圧をかけたときにコロイド粒子が一方の電極へ移動する「電気泳動」の向きを判定し、電解質を加えたときに疎水コロイドが沈殿する「凝析」と、親水コロイドが沈殿する「塩析」を区別できるようになります。さらに、疎水コロイドを凝析しにくくする「保護コロイド」（墨汁のにかわなど）の働きも説明できるようにします。浄水場での水の処理や、豆腐づくり、墨汁の製法などの身近な例と結びつけて答える場面で使います。
なぜそうしてよいのか
水酸化鉄(III)のコロイド粒子は正の電荷を、硫黄・粘土・金などのコロイド粒子は負の電荷を帯びていることが多く、同じコロイドの粒子はどれも同じ符号の電荷をもっています。そのため、コロイド溶液に電極を入れて直流の電圧をかけると、正に帯電した粒子は陰極へ、負に帯電した粒子は陽極へ引き寄せられて移動します。これを電気泳動といい、粒子がどちらの極へ移動するかから、粒子の電荷の符号がわかります。
疎水コロイドの粒子は水和している水分子が少なく、粒子どうしが同じ符号の電荷で反発し合うことで散らばっています。そこへ少量の電解質を加えると、粒子と反対符号のイオンが粒子に引き寄せられて電荷を打ち消すので、反発がなくなった粒子どうしが集まって大きくなり、沈殿します。これを凝析といいます。粒子と反対符号のイオンの価数が大きいほど、1 個で多くの電荷を打ち消せるので、少ない量で凝析が起こります。例えば正に帯電した水酸化鉄(III)のコロイドには、 より のほうが有効で、負に帯電した粘土のコロイドには より のほうが有効です（浄水場でミョウバンなどのアルミニウム塩を使って濁りを沈めるのはこのためです）。
親水コロイド（デンプン・ゼラチンなど）の粒子は、多数の水分子に水和されて水の層に包まれているので、電荷を打ち消しただけでは集まりません。多量の電解質を加えると、そのイオンが水和に多くの水分子を引きつけて、粒子のまわりの水和している水分子を奪うため、ようやく粒子が集まって沈殿します。これを塩析といいます（豆乳ににがりを加えて豆腐をつくるのが例です）。また、疎水コロイドに親水コロイドを加えると、親水コロイドが疎水コロイドの粒子を取り囲み、粒子が水和した層に包まれるので、少量の電解質では凝析しにくくなります。このような働きをする親水コロイドを保護コロイドといい、墨汁で炭素の粒子（疎水コロイド）を安定させるにかわが代表例です。
手順
コロイド粒子の電荷の符号を確かめる（例: 水酸化鉄(III)は正、硫黄・粘土・金は負）
電気泳動では、正に帯電した粒子は陰極へ、負に帯電した粒子は陽極へ移動すると判定する
疎水コロイドに少量の電解質を加えて沈殿させる場合は「凝析」。粒子と反対符号のイオンで、価数の大きいものほど少量で有効と判定する
親水コロイドに多量の電解質を加えて沈殿させる場合は「塩析」と判定する
疎水コロイドに加えて凝析しにくくする親水コロイド（墨汁のにかわなど）は「保護コロイド」と判定する
例題
正に帯電した水酸化鉄(III)のコロイド溶液に、次のア〜エの水溶液を同じモル濃度で少しずつ加えた。最も少ない量で凝析を起こすものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 塩化ナトリウム 水溶液
イ 硫酸ナトリウム 水溶液
ウ 塩化マグネシウム 水溶液
エ 塩化アルミニウム 水溶液
例題の解答
手順 1 で、水酸化鉄(III)のコロイド粒子は正に帯電している。
手順 3 を使う。疎水コロイドである水酸化鉄(III)の凝析に有効なのは、粒子と反対符号の陰イオンで、価数が大きいものほど少量で有効である。
各水溶液の陰イオンは、ア （1 価）、イ （2 価）、ウ （1 価）、エ （1 価）である。ウ・エの陽イオン ・ は価数が大きいが、粒子と同じ正の電荷なので凝析には役立たない。
よって、2 価の陰イオン を含むイが最も少ない量で凝析を起こす。
答え: イ
よくある誤り
凝析には陽イオン・陰イオンを区別せず、価数の大きいイオンほど有効としてしまう誤り。正しくは、粒子と反対符号のイオンの価数で決まる。正に帯電した水酸化鉄(III)には ではなく陰イオン（ や など）が有効で、負に帯電した粘土には が有効である
凝析と塩析を取り違えてしまう誤り。正しくは、少量の電解質で疎水コロイドが沈殿するのが凝析、多量の電解質で親水コロイドが沈殿するのが塩析である（豆乳ににがりを加えて豆腐をつくるのは塩析）
電気泳動で、正に帯電した粒子が陽極へ移動するとしてしまう誤り。正しくは、正の粒子は負の電極である陰極へ、負の粒子は陽極へ引き寄せられる。水酸化鉄(III)のコロイドは陰極側へ移動する
保護コロイドを、疎水コロイドを沈殿させやすくするものとしてしまう誤り。正しくは、親水コロイドが疎水コロイドの粒子を包んで凝析しにくくするもので、墨汁のにかわが炭素の粒子を安定させるのが例である
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
墨汁は、炭素の微粒子が水に分散したコロイドに、にかわを加えたものである。炭素のコロイドは疎水コロイドなので、そのままでは少量の電解質を加えただけで沈殿しやすい。そこで親水コロイドであるにかわを加えると、にかわの粒子が炭素の粒子のまわりを取り囲み、少量の電解質を加えても炭素の粒子が沈殿しにくくなる。
このように、疎水コロイドに加えて、疎水コロイドを凝析しにくくするはたらきをする親水コロイドを何というか。
次のア〜カは、身のまわりの現象や実験操作と、それに関係するコロイドの性質・操作の名称を組にしたものである。現象・操作と名称の組み合わせが正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。
- ア 川の水に含まれる粘土のコロイド粒子が、河口付近で海水と混ざり合って沈殿し、三角州ができる。 ― 塩析
- イ 森の中で、木々のすき間から差し込む日光の通り道が、霧の中で光って見える。 ― チンダル現象
- ウ コロイド溶液に 2 本の電極を入れて直流電圧をかけると、コロイド粒子が一方の電極のほうへ移動する。 ― 凝析
- エ コロイド溶液に横から強い光を当てて限外顕微鏡で観察すると、光る粒子が不規則に動いているのが見える。 ― ブラウン運動
- オ ゼラチンの水溶液に硫酸アンモニウムなどの電解質を多量に加えると、ゼラチンが沈殿する。 ― 凝析
- カ 水酸化鉄(III)のコロイド溶液をセロハン膜の袋に入れ、純水に浸しておくと、溶液中のイオンなどの小さな粒子が膜を通って袋の外に出ていき、コロイド溶液が精製される。 ― 透析
コロイドの性質に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア コロイド溶液に横から強い光を当てると、コロイド粒子が光を散乱するため、光の通り道が明るく輝いて見える。この現象をチンダル現象という。
- イ コロイド溶液を限外顕微鏡で観察すると、光った粒子が不規則に動いているのが見える。これは、熱運動している分散媒の分子がコロイド粒子に不規則に衝突するために起こる。
- ウ コロイド溶液をセロハンの袋に入れて流水中に浸しておくと、袋の中から小さな分子やイオンが取り除かれ、コロイド溶液を精製することができる。この操作を透析という。
- エ 疎水コロイドの溶液に少量の電解質を加えると、コロイド粒子が集まって沈殿する。この現象を塩析という。
- オ コロイド溶液に電極を入れて直流電圧をかけると、正の電荷を帯びたコロイド粒子は陰極のほうへ移動する。この現象を電気泳動という。
ゼラチンやデンプンを温水に溶かすと、コロイド溶液が得られる。このコロイド粒子の表面には や などの水になじみやすい原子団が多くあり、多数の水分子が水和して粒子を取り囲んでいる。そのため、このコロイド溶液は少量の電解質を加えても沈殿しないが、多量の電解質を加えると、水和している水分子が奪われてコロイド粒子が沈殿する。
このように、多数の水分子が水和することで水中に安定に分散しているコロイドを何というか。漢字で答えよ。
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。
墨汁は、炭素の細かい粒子が水中に分散したコロイド溶液であり、炭素の粒子は疎水コロイドとして存在している。墨汁には、つくるときににかわ（ゼラチンと同じくタンパク質を主成分とする物質）が加えられており、そのため墨汁は、少量の電解質が混じっても炭素の粒子が沈殿しにくい。墨汁に加えられたにかわのはたらきについての説明として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア にかわは疎水コロイドとしてはたらき、炭素の粒子の表面の電荷を打ち消して、粒子どうしを集まりにくくしている。
- イ にかわは親水コロイドとしてはたらき、多数の水分子を引きつけることで、炭素の粒子を塩析させて水中に分散させている。
- ウ にかわは半透膜としてはたらき、墨汁中の小さなイオンを炭素の粒子から引き離して、溶液の外へ取り除いている。
- エ にかわは親水コロイドとしてはたらき、炭素の粒子のまわりを取り囲むことで、炭素の粒子を凝析しにくくしている。
- オ にかわは疎水コロイドとしてはたらき、炭素の粒子と同じ符号の電荷を多量に与えて、粒子どうしの反発を強めている。
沸騰している水に塩化鉄(III)水溶液を少しずつ加えると、赤褐色の水酸化鉄(III)のコロイド溶液が得られる。このコロイド粒子は正の電荷を帯びた疎水コロイドである。コロイドの性質について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。
- ア コロイド溶液を限外顕微鏡で観察すると光る粒子が不規則に動いて見えるが、これはコロイド粒子自身の熱運動だけによるもので、分散媒の分子とは関係がない。
- イ 水酸化鉄(III)のコロイド溶液に 2 本の電極を入れて直流電圧をかけると、コロイド粒子は陰極側へ移動する。
- ウ 水酸化鉄(III)のコロイドを凝析させるとき、同じ物質量濃度の水溶液で比べると、硫酸ナトリウム水溶液のほうが塩化ナトリウム水溶液より少ない量で凝析が起こる。
- エ ゼラチンの水溶液に少量の電解質を加えると、ただちに沈殿が生じる。
- オ セロハン膜の袋にコロイド溶液を入れて純水に浸しておくと、小さな分子やイオンは膜を通って外へ出るが、コロイド粒子は袋の中に残る。
- カ コロイド溶液に横から強い光を当てると光の通路が明るく見えるのは、コロイド粒子が光を吸収するためである。
水を分散媒とするコロイドは、水との親和力の大小によって疎水コロイドと親水コロイドに分類される。疎水コロイド・親水コロイド・保護コロイドについて述べた文として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。
- ア 疎水コロイドの粒子は、同じ符号の電荷を帯びて互いに反発し合うことで分散しているので、少量の電解質を加えると、粒子と反対の符号の電荷をもつイオンによって電荷が打ち消され、集まって沈殿しやすい。
- イ 親水コロイドの粒子は、表面に多数の水分子が水和しているので、少量の電解質を加えても沈殿しにくい。
- ウ 正の電荷を帯びた疎水コロイドを凝析させるとき、同じ物質量濃度の水溶液で比べると、硫酸ナトリウム水溶液より塩化ナトリウム水溶液のほうが少ない量で凝析させることができる。
- エ デンプンやゼラチンを水に分散させたコロイドは親水コロイドであり、水酸化鉄(III)や硫黄を水に分散させたコロイドは疎水コロイドである。
- オ 疎水コロイドの溶液に保護コロイドとして親水コロイドを加えると、少量の電解質を加えたときに、加える前よりも凝析しやすくなる。
- カ 疎水コロイドの溶液ではチンダル現象が見られるが、親水コロイドの溶液では粒子の表面に水分子が水和しているため、チンダル現象は見られない。