Transcript 第3章 コロイド

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