コロイド粒子の大きさ ろ紙は通るが 半透膜は通らない 粒子のサイズも物質の性質に影響する。 1 コロイド ●分散粒子の大きさ: ろ紙は通る; 半透膜は通 らない ●食物での例: バター、マヨネーズ、牛乳 ●人体での例: 血液、リンパ液 ● 親水コロイド: 水和で安定化 ● 疎水コロイド: 水和していない ● 保護コロイド: 親水コロイドに囲まれた疎水コ ロイド; 墨汁(炭素粒子をニカワが包む) 2 分散させているもの 分散しているもの コロイドの分類 分散媒 分散質 一般名 例 気体 液体 煙霧質(エアロゾル) 霧、雲、湯気 ” 固体 煙霧質(エアロゾル) 煙、塵 液体 気体 泡 ” 液体 乳濁液(エマルション). ” 固体 懸濁液(サスペンション) 固体 気体 ゲル スポンジ、海綿、プラスティ クフォーム ” 液体 ゲル 豆腐、寒天、ゼラチン ” 固体 シェービングフォーム 牛乳、乳液、クリーム、マヨ ネーズ 泥水、墨汁、ペンキ 色ガラス、鋼、冷凍食品 別の分類: 高分子コロイド(分子コロイド) ミセルコロイド(会合コロイド) 粒子コロイド 3 チンダル現象 光の進路が見えない 真の溶液 光の進路が見える コロイド溶液 4 空の青 朝日・夕日の赤 ① コロイドにより、短波長の光(紫、青)は散乱される ⇒ 反 射光が青色⇒ 青空 ② 光が通る空気層が厚いと波長の長い光(赤)が残る⇒ 透過光が赤 ⇒ 赤い太陽 太陽光 空の青(反射光) 長波長の光は通過 朝日、夕日の赤 (透過光) 地球 短波長の光は反射 空気の層 5 太陽光が通る空気層の長さ 内田 青空と夕焼けをつくる 透過光 (夕日) 反射光 (夕焼け) (青空) ①ペットボトルに水を満たす。②牛乳を十数滴入れる(量を変えてテスト)。 ➂部屋を暗くする。 ④LED懐中電灯で底から照らす。 内田 ブラウン運動 (コロイド粒子の運動) 水上の花粉の運動など: 溶媒分子のコロイド粒子への衝突 8 コロイド粒子の帯電 ● コロイド粒子は同符号に帯電 ⇒ 反発のため凝集しにくい ● 正コロイド: + に帯電 ● 負コロイド: ー に帯電; 粘土、タンパク質、核酸 ● 電気泳動: 正コロイドは陰極へ; 負コロイドは陽極へ ● 帯電量が違う ⇒ 電界から受ける力が違う ⇒ 粒子の移動速度が異なる ⇒ タンパク質や核酸の分離 ● X精子はY精子より負の電気量が多い ⇒ X精子とY精子の分離 ⇒ 雄と雌の産み分け ● 電気泳動塗装: p.39 9 電気泳動 正 極 へ 移 動 負 極 へ 移 動 ー + + ー (+に帯電) (ー に帯電) 10 透析 ⇒ 食塩が除かれる コロイド粒子を残したまま、小さな分子やイオン (不純物)を除ける 11 透析 ● 透析: 半透膜は小さな分子やイオンは通す がコロイドは通さない ⇒ コロイドの精製 ● 人工透析: 血液から老廃物(小さな分子やイオン)を除く ● 腎臓: 150-170 ℓ /日の水を処理 ⇒ 殆どが再吸収 ⇒ 1.5 ℓ 程度を尿として 排泄 12 沈降しにくい ● 疎水コロイド: 同じ符号に帯電荷 ⇒ 静電反発 ● 親水コロイド: 水和して水分子で保護 ● コロイド粒子の沈降: 凝集が必要 ● 水和している水分子を除く ● 帯電を中和 ⇒ 塩類の添加で可能 (河口の三角州、凝析、塩析) ●下水処理場 硫酸アルミニウム(Al3+の作用) 高分子凝集剤(ポリアミンなど) 13 凝集の概念図 14 乾燥ゲルと膨潤 ●ゾル: 液体状のコロイド; 湯に溶かしたゼラチンや寒天 ●ゲル: 固体状のコロイド; 冷やして固めたゼラチンや寒天 ●乾燥ゲル: ゲルが水などを失い固くなったもの; 寒天、ゼラチ ン、繊維類、木材、穀物 ●膨潤: 乾燥ゲルが水を吸って膨れる現象; 昆布、わかめ、豆 など 壁が▲形の木材 ● 正倉院の校倉造り ⇒ 宝物が乾燥状態 ●湿度が低いと空気が通る ●湿度が高いと空気が遮断される 15 チキソトロピー(ゲルーゾル転移) ●粒子の形: 棒状、板状 ●静置で結合して網状構造 ⇒ ゲル 振動で網状構造が破壊 ⇒ 液体化 ●例: ケチャップ、油性ペンキ、ボ-ルペン、 泥沼の浮島、白ろ う病、脳振とう、 鞭打ち症、地震での土壌液状化 16 ボールペンの先端 ボールの回転により、インクは固体のゲルから液体 のゾルに変わる (チキソトロピー) ダイラタンシー(ゾルーゲル転移) 流動性 固い 濡れた砂浜は乾いた砂浜よりも走りやすい。 18 浸透現象と浸透圧 ● 半透膜: 小さい溶媒分子は通すが大きい粒子は通さない ● 浸透: 溶媒が膜を通過して溶液を薄めようとする現象 19 浸透現象の例 ●細胞膜などの生体膜: 半透性 ●細胞膜での浸透現象 ● ナメクジに塩 ●青菜に塩 ●漬物 ● 根が水分を吸い上げる ⇒ 木に水が上る ● 濃い肥料をやると植物が枯れる ● 魚は塩をふってから焼く → ① 形崩れ防止、 ② 肉汁の流出防止 (塩類はタンパク質の変性を促進) 20 溶液の浸透圧 溶液 浸透圧(atm) 1%砂糖水 0.7 血液 6.7 生理的食塩水 6.7 海水 飽和食塩水 24 260 ● 生理的食塩水(0.9%食塩水): 浸透圧=体液の浸透圧 ● 血管に注入する食塩水: 濃過ぎると原形質分離。薄過ぎると溶血 21 梅酒はなぜ氷砂糖で造るのか 高浸透圧 低浸透圧 氷砂糖がゆっ くり溶ける 高浸透圧 低浸透圧 低浸透圧 梅の実 エタノール 水 高浸透圧 有機物はエタノールに溶けやすい ● 煮豆: 水煮 ⇒ 砂糖を数回に分けて加える ● 砂糖を一度に加える ⇒ 水分が抜け固い豆 ● 漬物: 塩分による細胞膜の破壊 ⇒ 漬物の風味 エタノールに 溶けた エキス分 22 逆浸透圧法による海水淡水化 Π(浸透圧)=CRT(海水では25気圧) 圧力 半透膜 Na+ H2O だけ Cl- 海水 淡水 少ないエネル ギーで海水から 淡水 ⇒淡水化の ホープ Na+, Cl- は水和して大きな粒子のような性質を示す 23 水ビジネスでの膜の利用 逆浸透圧法(RO)での脱塩率は 99.7% 日本政策銀行 世界の水ビジネス 110兆円規模 25年には世界人口の2/3が水不足に直面 経産省08 高吸水性樹脂 吸水してイオンの濃度 差を小さくしようとする 水 ポリアクリル酸ナトリウム ●濃度差がある(高エネルギー) ⇒ 均一な濃度(低エネルギー) ●共有結合で網目構造 ⇒ 膨れ方に限界 ⇒ 浸透現象と同じ 26 27
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