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4.5:

溶液の濃度と希釈

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Chemistry
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Solution Concentration and Dilution

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与えられた量の溶媒の中に 異なる量の溶質を添加して 濃度の異なる溶液を 作ることができます 希薄な溶液では 溶媒に対する 溶質の割合は小さく 濃厚な溶液では その割合が大きくなります 溶液の濃度は 溶液1リットルあたりの 溶質のモル数である モル濃度(M)で表されます 分母は溶液の体積であり 溶媒の体積ではありません したがって 1 Mの溶液を 1リットルにするには 1モルの溶質を メスフラスコに加え 1リットルになるように 溶媒を入れます 同様に 別のフラスコに 1モルの溶質を加え 0.5リットルの目盛りまで 溶媒を充填すると 2 Mの溶液が得られます 溶液のモル数は 溶質のモル数と溶液の体積の 換算係数として 用いることができます 237グラムの 過マンガン酸カリウムを 水に溶かして3 Mの 溶液を作るとします 溶液の総体積を計算するには まず 溶質の質量を モル数に換算する 次に モル数をモル数で割って 0.5リットルの体積を求めます さらに水を加えると 溶液の総量は増えますが 溶質のモル数は 変わりません これは 溶液の濃度が 低下しているか 溶液が希釈されていることを 意味します 濃縮された溶液 または ストック溶液の希釈は 希釈処理の前後で 溶液の体積と モル濃度を関係付ける 希釈式を用いて行われます ここでM-1およびV-1は 最初の濃縮溶液の モル濃度および体積であり M-2およびV-2は 最終的に希釈された 溶液のモル濃度および体積です 例えば 一般的な殺菌剤として 医薬品として使用される 過マンガン酸カリウムの 溶液を調製する際には 希釈式を用いることができます 過マンガン酸カリウムの 0.2 M溶液1リットルを 調製するのに必要な 2 M原液の量を知るには M-1 M-2 V-2の数値で V-1の希釈式を解くと 0.1リットルが得られます そこで この 原液0.1リットルを 新たなメスフラスコに加え 溶媒を加えて 1リットルの 0.2 M溶液とします 溶液を希釈した後は 濃度は変わったものの 過マンガン酸カリウムのモル数は 同じままです

4.5:

溶液の濃度と希釈

特定の溶液成分の相対量は、その濃度と呼ばれます。 多くの場合、必ずしも常にではありませんが、溶体には、他のすべての構成要素よりも大幅に高い濃度を持つ要素が 1 つ含まれています。 この成分は溶剤と呼ばれ、他の成分が分散または溶解している媒体と見なすことができます。 水が溶剤である溶液はもちろん、地球上で非常に一般的です。 水が溶剤である溶液を水溶液と呼びます。

溶質は溶体の成分で、通常は溶剤よりもはるかに低い濃度で存在します。 溶質濃度は、希釈(比較的濃度が低い)や濃縮(比較的濃度が高い)などの定性的な用語で記述されることがよくあります。

濃度はさまざまな測定単位を使用して定量的に評価でき、それぞれが特定の用途に適しています。 モル濃度(M )は、化学の多くの用途に有用な濃度単位です。 モル濃度は、溶液の正確に 1 リットル( 1 L )の溶質の数と定義され、「 mol/L 」の単位を持ちます。

Eq1

モル濃度の方程式では、溶剤の量ではなく溶液の量が使用されることに注意してください。 これは、溶質と溶媒の相互作用の性質によって、溶質が溶液の量を変えることができるためです。 したがって、モル濃度方程式では、総溶液量(溶剤量 + 溶質量)を使用します。 溶液の量は温度によって異なるため、モル濃度も同様に変化します。 モル濃度として表される場合、溶液の収縮 / 膨張により、溶質種と溶媒種の数が同一である溶液の濃度は温度によって異なります。

溶液の希釈

希釈とは、溶剤を添加することで溶液の濃度を下げる(または希釈する)プロセスです。 たとえば、氷の入ったアイスコーヒーのグラスは徐々に薄まり、氷が溶けていくにつれて甘くなくなります。 研究室では、溶液はストック溶液と呼ばれる濃縮された状態で保管されることがよくあります。 低濃度の溶液は、ストック溶液から希釈されて調製されます。

Eq2

ここで、 MV はそれぞれ濃度と体積を表し、下付き文字「 1 」と「 2 」はそれぞれ希釈前と希釈後の溶液を表します。
そして、モル濃度と容量の積はモルに等しいため、希釈前後のモル数は同じです。

Eq3

Eq4

Eq5

したがって、希釈しても溶液中の溶質量は変わりません。

このテキストは 、 OpenStax Chemistry 2e 、 Section 3.3 : Molarity から引用しています。